QNDE的核心科学与工程基础进展(英文)

对材料和结构缺陷的无损检测(NDT)已经历了50多年的进化演变。在美国,它已经从一个要求零缺陷的检测策略(NDT),向基于损伤可容度设计的检测和评估技术(NDE)过渡。这里是假设部件始终包含一个缺陷,只有那些比断裂力学确定的临界尺寸更大时,需要通过检查将其消除,以重新确定产品的服务周期。介绍了这些因素对于推动模式转变及转换至定量无损检测方面起到的至关重要的作用。一系列的重大研究项目被启动,用于更新无损检测以满足新的要求。重点介绍了在第一项目发展中的研究重点,以及用于定量缺陷定义的DARPA/AFML跨学科项目。它有三个目的:发展新的核心科学/人员基础,使检测技术满足新的要求,确立发展新的领域,即适当的工程设备的阶段,并继续开展定量无损检测(QNDE)系列会议。从这个和其他方案的进展已导致对所涉及的任何检查和技术的各项测量的基本模型的链接为基础的定量无损评价(QNDE)的科学核心。除了讨论这些模式和它们的联系,还将定义核心结构。利用这些模型,一种新的强大的工程工具集已经开发,包括UT,RT和EC技术的模拟程序。这些工具的应用将成为亮点,在包括结构健康监测和状态检修的工作中将令人注目。最后,讨论了QNDE未来机会、远景和方向。

无损检测技术的发展及应用

近些年来,无损检测技术(NDT)得列了长足的发展,文章介绍了无损检测技术的发展和应用现状,概述了定量无损评估技术(QNDE)在生产阶段、使用阶段扣使用寿命评估中的作用。并介绍了应用NDE技术的材料智能处理技术和人工智能技术。

超声衍射一回波渡越时间方法焊缝裂纹原位定量无损估计

提出结合衍射渡越时间方法和脉冲回波方法的超声波焊缝裂纹原位检测方法，对裂纹缺陷的位置与尺寸参数进行了定量无损估计。克服了衍射渡越时间方法难以对近焊件表面裂纹缺陷进行检测的弱点，也避免了为估计裂纹位置而进行的ｘ轴扫描，提高了对焊缝的检测效率。分析了影响方法分辨率和准确度的各种因素，并采用中心频率为 １５ ＭＨｚ的检测超声波对钢板焊缝中不同位置和尺寸的裂纹进行了检测，试验结果证实该方法能够准确估计尺寸小到２ｍｍ的焊接裂纹。

超薄双层复合结构界面特性超声兰姆波评价方法

提出超声兰姆波方法来评价超薄双层复合结构界面联接特性 ,这里“超薄”的概念是指层厚度 h远小于层中的声波波长λ,导致采用脉冲回波方法时 ,在时域上层前后界面的各次回波信号相互混迭。分析了超薄双层复合结构界面处于刚性联接、滑移联接和完全脱层 3种情况下超声兰姆波的色散特性 ,提出了以色散曲线为依据的超声兰姆波界面特性评价方法 ,进一步分析了影响方法估计准确性的各种因素。

超薄双层胶结复合结构低频超声类兰姆波定征方法

提出用低频超声类兰姆波定征方法来估计超薄双层胶结复合结构各层的纵波声速、横波声速、厚度和密度等参数 .采用超声耦合剂耦合方式 ,结合超声漏类兰姆波频域分析方法获取复合结构类兰姆波色散曲线 ,提出以色散特性为基础的低频超声类兰姆波定征方法和在最小二乘意义下以色散曲线为基础的反向算法对超薄双层胶结复合结构进行参数估计 .进一步分析了影响估计准确性的各种因素 ,研究了低频超声类兰姆波定征方法对超薄双层胶结复合结构各参数的灵敏度及其在误差传递中的意义 .实验结果证实 ,对于铝 /铜双层胶结复合结构 ,该方法能够准确估计厚度小到 2 4

基于磁噪声和增量磁导率的塑性变形定量无损评价

针对机械结构在加工、制造和使用过程中常出现的塑性变形损伤,研究了碳素钢材料塑性变形与巴克豪森噪声及增量磁导率之间的关联性。试验结果表明,在小变形时,巴克豪森噪声信号随塑性变形变化明显;增量磁导率值随塑性变形的增大而规律性变化。不同碳素钢材料的试验结果表明,巴克豪森磁噪声和增量磁导率可用于碳素钢材料中塑性变形的定量无损评价。

胶结复合结构超薄胶结层低频超声类兰姆波定征方法

本文采用超声耦合剂耦合方式 ,结合超声漏类兰姆波频域分析方法获取复合结构类兰姆波频散曲线 ,提出以频散特性为基础的低频超声类兰姆波定征方法和在最小二乘意义下以频散曲线为基础的反向算法对胶结复合结构超薄胶结层进行了参数估计。文中分析了影响估计准确性的各种因素 ,研究了低频超声类兰姆波定征方法对超薄胶结复合结构胶结层各参数的灵敏度及其在误差传递中的意义。实验结果证实 ,对于铝 /不锈钢胶结复合结构 ,该方法能够准确估计厚度小到 112 μm的胶结层的声学参数。

低频超声类兰姆波超薄黏结复合结构定征方法

提出用低频超声类兰姆波定征方法来估计超薄黏结复合结构各层与黏结层的厚度、密度、纵波声速和横波声速等参数 .采用超声耦合剂耦合方式 ,结合超声泄漏类兰姆波频域分析方法获取黏结复合结构类兰姆波频散曲线 ,提出以频散特性为基础的低频超声类兰姆波定征方法和在最小二乘意义下以频散曲线为基础的反向算法对超薄黏结复合结构各层与黏结层进行了参数估计 .还分析了影响估计准确性的各种因素 ,研究了低频超声类兰姆波定征方法对超薄黏结复合结构中各层参数的灵敏度及其在误差传递中的意义 .实验结果证实 ,对于超薄不锈钢 /黄铜黏结复合结构 ,该方法能够准确估计各层 h<0 .0

超薄覆层低频超声类瑞利波定征方法

本文提出低频超声类瑞利波定征方法来估计覆层/基层层状复合结构超薄覆层的纵波声速、横波声速、厚度和密度等参数。这里“超薄”的概念是指覆层厚度h远小于覆层中的声波波长λ,导致在时域上覆层前后界面的各次回波信号相互混迭。文章采用水楔耦合方式,利用超声漏类瑞利波频域分析方法获取层状复合结构超声类瑞利波色散曲线,提出以色散特性为基础的低频超声类瑞利波覆层定征方法和在最小二乘意义下以色散曲线为基础的反向算法对覆层进行了参数估计。文中分析了影响估计准确性的各种因素,研究了低频超声类瑞利波定征方法对覆层各参数的灵敏度及其在误差传递中的意义。实验结果证实,对于银箔/玻璃层状复合结构,该方法能够准确估计厚度小到26μm银箔覆层的声学参数。

超薄覆层/基层复合结构界面联接特性低频超声多导波估计方法

文章提出低频超声多导波方法估计超薄覆层 /基层层状复合结构界面联接特性。文中分析了超薄覆层 /基层界面处于刚性联接、滑移联接和完全脱层三种情况下多种超声导波的色散特性 ,提出了以色散曲线为依据的低频超声多导波界面特性估计方法 ,进一步分析了影响方法估计准确性的各种因素。结合超声泄露导波频域分析方法 ,文章采用超声耦合剂耦合方式和一对中心频率为2 MHz的宽带纵波换能器 ,获取了 h<0 .1λ,具有不同界面联接特性的超薄覆层 /基层层状复合结构样品的超声多导波色散曲线 ,并对界面联接状况进行了定量估计。实验结果与理论符合的非常好。

超薄弹性层超声反射波频域测厚法

为了克服超声体积波测量方法只适用于测试厚度大于声波波长的弹性层的缺点,提出了频域相对传递函数法测量超薄弹性层的厚度的新方法.在推导超薄弹性层相对反射传递函数的基础上,用相对反射传递函数幅度谱、相位谱和复谱定征超薄弹性的厚度,分析了影响估计准确性的各种因素,研究了相对反射传递函数对厚度的灵敏度函数在误差传递中的意义.实验结果表明:相对传递函数法能够测量厚度为波长百分之一的铝薄层的厚度,相对误差小于2.5%,其中用幅度谱定征得到的结果最准确.这表明相对传递函数法可以有效地测量超薄弹性层的厚度,在实际应用中更加实用,其定征的准确性主要由相对传递函数对厚度灵敏度函数和测量误差共同决定.

应用超声相对传递函数的超薄弹性层速度测量法

常规的超声速度测量方法受信号脉冲长度的限制,在测量单层和多层复合材料时只适用于测量厚度与声波在介质中波长相比拟的弹性层。基于单一薄弹性层相对反射传递函数,提出一种频域定量超声波无损薄层材料声速测量的新方法。采用以水浸单层相对反射传递函数幅值谱、相位谱和复谱为基础在最小二乘误差意义上的反向算法对超薄弹性层的纵波声速进行定征,并进一步分析了影响定征准确性的各种因素,研究了水浸相对反射传递函数对纵波速度灵敏度函数在误差传递中的意义。实验结果验证了该方法的有效性。

剪切散斑干涉与有限元优化计算相结合实现缺陷参数的定量求解

本文将剪切散斑干涉与有限元优化分析相结合,对薄壁压力容器缝缺陷进行了定量检测.通过对优化计算结果和已知的缺陷参数所构成的目标函数的求解,获得了较为精确的缺陷参数识别结果.