光致微裂纹闭合的激光超声监测研究

发布时间：2017-12-19 08:14

  本文关键词：光致微裂纹闭合的激光超声监测研究

  更多相关文章： 激光超声 无损检测 光热调制 裂纹闭合

【摘要】：针对目前裂纹在闭合过程中的动态变化还没有被研究的问题,本文将从实验方面对裂纹的闭合过程进行研究。首先搭建了一套使用激光超声方法检测裂纹的实验装置,以脉冲点激光源作为超声激发源,用光偏转方法检测超声,将一束连续加热光照射在裂纹上,通过增大加热光的功率使裂纹逐渐闭合。实验通过时间飞行散射法(Time of Flight Diffraction,TOFD)分辨出了激光在黑玻璃样品上激发出的反射和透射的各模态声波。在此基础上,逐渐增大加热光功率,检测了裂纹在各加热功率加热时和加热再冷却后的透射表面波和透射模式转换信号,并在裂纹同一位置重复了三次实验,得到了三次实验中这两种超声信号在裂纹的加热和冷却两种状态下的峰峰值随加热光功率的变化关系。三次实验结果中,首先观察到了各模态超声波峰峰值在不同功率加热光辐照下/辐照后的显著变化;其次,观察到第一次实验结果与后两次有较大差距,而后两次实验结果极为相似,并且后两次实验中裂纹加热再冷却状态下的信号峰峰值变化幅度明显小于第一次实验。研究表明,裂纹在闭合过程中会发生不可逆的改变,并且随着多次实验的进行,裂纹壁的状态将逐渐趋向于稳定而不易被改变。最后,通过移动样品的方式使激发、探测和加热光源同时沿裂纹生长方向移动,逐渐增大加热功率,在裂纹上不同位置,检测了裂纹在不同功率加热光辐照下/辐照后的透射表面波和透射模式转换信号,得到了在裂纹上不同位置,玻璃样品处于加热和冷却两种状态下,这两种信号的峰峰值随加热光功率的变化关系。对裂纹闭合过程中发生不可逆改变时各信号幅值与加热功率的关系进行了探讨与总结,并针对实验得到的信号幅值与加热功率的关系讨论了在裂纹闭合过程中裂纹的形貌结构可能发生的变化情况。此外,本文还对裂纹闭合和分开过程中的各超声信号进行了实时监测,得到了各信号峰峰值随时间的变化关系,观测到了从准静态的实验中所不能观测到的现象。本文的研究可为深入了解非线性激光超声裂纹检测方法提供有用信息,进一步,还可为系统解释裂纹在施加载荷时的行为和变化等提供新的思路。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN249

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本文编号：1307506