振动调制工艺下焊接接头力学性能试验研究

在高炉用钢厚板电渣焊中应用振动调制工艺。接头金相显示,附加振动后,焊接接头晶粒细化明显。研究三种振动加速度(0g、0．3g和0．6g)下焊接接头的残余应力、拉伸性能、侧弯性能和冲击性能。结果表明:合理的振动调制工艺可以有效的降低残余应力并改善焊接接头的综合性能。其中,0．6g振动下的侧弯性能合格率达到 100％。通过对两种振动加速度(0．3g和0．6g)下焊缝冲击性能的对比,讨论了冲击性能变化的机理,并用内耗试验说明焊缝金属内耗的SKK(Snoek-Ke-Koster)峰值与焊缝冲击韧度存在良好的对应关系。

振动调制工艺在高炉用钢电渣焊中的应用

介绍了在高炉用钢厚板电渣焊中应用振动调制工艺的试验,并对三种振动参数(0gn、0.3gn和0.6gn)下焊后接头的残余应力、拉伸性能、侧弯性能和冲击性能进行了测定,试验结果充分证明了合理的振动调制工艺可以有效地降低残余应力和改善焊接接头的综合性能,特别是在0.6gn的振动下侧弯性能合格率达到了100％。

振动调制工艺改善电渣焊接头性能的研究

首次将振动调制工艺应用到常规电渣焊中。在焊缝位置分别施加振动加速度为 0、0 3g和 0 6g三种振动参数 ,试验发现振动调制工艺可以大幅度提高高炉厚板电渣焊焊接接头的侧弯性能 ,0 6g加速度时试样侧弯性能合格率达到 1 0 0 %。同时该工艺能明显地细化焊缝和热影响区组织 ,随着振动加速度的增加 ,晶粒细化的效果更明显 。

振动调制电渣焊工艺参数与接头性能相关性

在常规电渣焊的基础上进行振动调制电渣焊试验.试验结果发现,该工艺可以大幅度提高高炉厚板焊接接头的侧弯性能和热影响区的冲击韧性值,但是焊缝的冲击韧性值却有所降低.通过相关性分析后发现:冲击韧性值与振动位移幅度的大小相关,合适的振动参数可以得到最佳的接头性能;增加振动输入的能量有利于残余应力的降低.

振动调制工艺在控制焊接变形中的试验研究

在介绍振动调制工艺原理的基础上,通过振动调制工艺在平板对接接头上的试验应用,分析了振动调制工艺在控制焊接变形方面的应用。试验结果表明该工艺对于厚板对接角变形,振动的效果不是非常明显,但是对横向收缩量的影响效果明显。

基于能量谱特征的变速风机振动调制信号的检测方法

风机运行状态评估是提高风机稳定性并降低运行成本的有效手段。为消除风机状态监测中时变风速对风机机械振动的时频特性的影响,引入无量纲希尔伯特-黄变换方法绘制信号的幅值及能量谱特性。为了保证振动信号调制特征提取精度的同时降低计算量,提出了一种根据希尔伯特-黄谱的振动调制信号周期特征的提取方法,以风机齿轮箱振动信号为对象进行了调制特征提取实验,并将提取结果与目前风机运行状态评估常用的傅里叶方法的结果进行了对比。

基于非线性振动调制超声导波的悬臂梁结构的非线性损伤定位

提出了一种利用非线性振动调制超声导波的方法,实现了悬臂梁结构中非线性损伤定位(疲劳裂纹)。在该技术中,损坏的金属梁设计为悬臂梁结构,引入的磁铁系统用来控制悬臂结构的动力学响应,使模型呈现出非线性振动。结合非线性振动声调制技术和同步锁相解调技术,提取出由于疲劳裂纹引起的非线性响应,实现疲劳裂纹的定位。

基于经验模态分解和奇异值分解的振动声调制信号分析方法研究

针对振动声调制特征信号被强噪声淹没无法有效提取的问题,提出一种基于经验模态分解与奇异值分解相结合的振动声调制信号分析方法。先对振动声调制信号进行经验模态分解,选取imf分量,然后将imf分量进行奇异值分解降噪,得到非线性特征信号,最后对特征信号进行Kolmogorov熵计算。将该算法应用于实际碳纤维复合材料的检测,利用Kolmogorov熵进行损伤评估。该方法成功提取了特征信号,实现了损伤诊断和定量评估,而且具有较强的自适应能力。

非线性振动声调制信号耦合特征分析

振动声调制(Vibro-acoustic modulation,VAM)是一种非线性无损检测方法,利用低频振动信号与高频超声波在结构损伤处产生调制现象来检测损伤。目前振动信号与超声波之间的耦合机理、损伤程度与调制强度的关联关系还不明确。以一块航空铝板为对象开展试验研究,通过对不同裂纹长度下的VAM信号进行AM-FM解调,从时频域分析振动信号与超声波是如何相互耦合的;研究激励参数和裂纹长度对VAM信号调制强度的影响。结果表明,当铝板中存在损伤时,振动信号与超声波之间既存在频率调制也存在幅值调制,调制波为振动信号的基波及各次谐波;VAM信号的调制强度受激励电压、铝板振动模态等因素的影响,与裂纹长度的关联关系并不是单调的,因此无法用于损伤程度的评估。根据非线性弹簧模型和影响VAM信号调幅特征的因素定义可用于损伤评估的相对指标,并进行验证。

基于振动声调制的金属微裂纹定位方法研究

针对传统线性超声检测无法检测闭合微裂纹的问题,搭建了铝板的微裂纹振动声调制(VAM)检测系统,提取检测信号中的一阶旁瓣非线性信号和只滤除基波的全部非线性信号并对其时域反转,在ABAQUS有限元软件下,将其加载在铝板的无损模型上实现时间反转聚焦,获取铝板模型能量分布云图和各质点的位移信息,以此对微裂纹进行定位。结果表明,在时反信号的聚焦时刻原裂纹位置处有较强能量聚焦,只滤除基波的全部非线性信号聚焦效果优于一阶旁瓣非线性信号,振动声调制技术与时间反转方法结合能够实现对微裂纹的检测和定位。

基于非线性弹簧模型的振动声调制机理研究

飞机结构裂纹的在线监测是保证飞行器安全的重要举措,针对目前常规的无损检测方法无法实现在线及原位监测的不足,根据裂纹引起的超声非线性,基于振动声调制效应对结构裂纹进行监测是一种可行的方法。采用非线性弹簧模型对裂纹进行模拟,建立了两列一维简谐波在含接触界面的结构中的传播模型,通过公式推导,得到了透射信号的基波、调制边频谐波和高次谐波等信号成分的近似表达式,分析了各谐波成分幅值与激励信号参数间的对应关系,推导了边频调制谐波与两低频基波幅值乘积之比R与刚度系数间的关系。通过板中的振动声调制试验,分析了响应信号的谐波成分及各谐波成分随低频振动幅值的变化关系,探讨了指标R随外力变化情况,试验结果基本符合模型推导的结论,为采用基于振动声调制的方法进行裂纹监测提供了理论指导。

基于振动声调制的板类结构裂纹定位成像

针对线性Lamb波在监测闭合裂纹及微裂纹方面的不足,基于振动声调制理论,提出了一套板类结构中裂纹损伤定位方法。通过分析仅有高频(HF)激励和高低频(HF和LF)同时激励时,声波在含裂纹结构中的传播路径及其信号成分组成,提出了一种含损伤信息信号的提取技术,继而结合延时叠加算法,参考有基准的线性Lamb波损伤定位方法,对板类结构中的疲劳裂纹进行了定位成像。试验证明,该方法可在无需原始健康基准信号的前提下,有效定位出平板结构中的疲劳裂纹,为结构中接触类损伤的定位成像提供了思路。

非线性振动声调制的混凝土梁微裂缝损伤检测试验

目的针对混凝土构件微裂缝损伤检测问题开展试验研究,以解决传统线性损伤识别方法敏感度和精度偏低等问题。方法在非线性振动声调制技术基础上,搭建了振动声调制试验平台并进行激励参数优化,研究混凝土梁在不同微裂缝损伤状态下的调制特性及规律。结果在优化激励参数试验中,高频和低频信号的频率对非线性调制效应的影响规律并不明显;非线性调制效应与高频信号幅值呈现线性正相关规律,而低频幅值存在激振力阈值。并且,在损伤识别过程中,该方法能够对损伤程度在0%~70%的混凝土梁有较好的识别敏感度。结论振动声调制技术所产生的非线性效应与裂缝开合过程中界面接触面积变化密切相关,从而有效解决了传统线性损伤识别技术对微裂缝识别不敏感问题。

基于振动超声调制的混凝土裂缝行为表征试验研究

基于振动-超声调制方法,利用低频振动和超声表面波对加载—卸载循环下的混凝土板梁纯弯段受拉区开展试验研究.提出采用调制旁频谐波能量值与两基波能量值乘积之比作为调制指标参数,用来表征混凝土裂缝在加载和卸载过程中开启和闭合过程中的非线性超声调制特征.结果表明:随着荷载的增大,裂缝逐步张开,调制指标参数表现出增大趋势;但随着裂缝的张开扩大,调制指标参数逐步下降.试验结果揭示了在不同荷载作用下裂缝的开合程度对调制指标参数的影响.高阶谐波两侧产生的调制旁频可作为表征裂缝张开和闭合活动的特征参数.

基于振动声调制的金属微裂纹检测方法

为克服传统线性超声无法检测微纳级宽度裂纹的缺点,开展了振动声调制法检测金属微裂纹的研究。用有限元分析软件ABAQUS开展了仿真研究,并验证了该方法的有效性,为实验参数设置提供了参考。搭建振动声调制检测系统,分析了不同长度微裂纹的调制特性,提出了基于振动声调制信号的信息熵定量表征方法。结果表明,存在微裂纹的铝板的振动声调制信号中的旁瓣信号明显,且检测信号的信息熵随裂纹长度单调增大,可作为振动声调制法检测微裂纹长度的特征参数。

基于振动声调制和时间反转法的微裂纹定位检测研究

针对常规超声检测对闭合微裂纹不敏感的现象,开展了基于振动声调制技术的非线性超声检测研究,并引入时间反转法对检测信号中的非线性信号进行聚焦处理,实现闭合微裂纹的检测及定位。利用ABAQUS有限元软件仿真振动声调制技术检测铝管微裂纹,用有限长冲激响应滤波器提取检测信号中的一阶旁瓣非线性信号,在时域反转后重新加载到无裂纹铝管模型进行时反信号聚焦仿真。结果表明,振动声调制检测信号中的一阶旁瓣非线性信号能够在裂纹位置附近聚焦,管道径向布置的时间反转信号加载方式信号聚焦效果优于轴向布置,并且根据聚焦像的大小和位置可以对裂纹进行定量和定位。

基于振动声调制的微裂纹定位成像研究

为了准确识别金属构件中的微裂纹,提出将振动声调制技术和延时叠加算法相结合的定位成像方法。通过基本原理分析,利用有限元软件对含有矩形微裂纹铝板模型进行振动声调制仿真,提取非线性损伤信号将其作为像素特征,使用延时叠加算法进行定位成像,并分析了成像的影响因素。实验中搭建了振动声调制检测系统对铝板里的圆形微裂纹进行定位成像,验证了上述方法的可行性。结果表明,成像结果与铝板上的原裂纹位置基本吻合,说明该定位成像方法能够实现微裂纹的有效定位。

基于振动声调制信号协整分析的螺栓预紧状态识别

振动声调制(vibro-acoustic modulation,VAM)利用低频振动和高频信号在损伤处相互作用所产生的非线性旁瓣信号进行结构损伤识别。在实际工程中,边界条件往往会影响被监测结构,干扰旁瓣的识别,导致损伤状况的误判。针对边界条件影响下的螺栓连接状态监测问题,提出了基于VAM信号协整分析的螺栓预紧状态识别方法。首先提取不同边界固定力下旁瓣信号的幅值作为协整变量,然后根据残差序列判断螺栓的预紧状态,建立具有鲁棒性的螺栓预紧力状态量化指标。实验结果表明:协整分析可以消除边界条件对VAM的影响,能够很好地表征螺栓的状态;协整残差的均方根(root mean square,RMS)值作为量化指标,能够有效地识别螺栓预紧力状态。

振动声调制检测技术在直升机维修中的应用前景

对振动声调制检测技术在直升机维修中的应用开展了预先研究。分析了直升机结构健康监测的技术需求,根据振动声调制检测技术的优势特点,提出了该技术潜在的适用领域以及难点和瓶颈问题,并给出了相应的解决思路。研究结果表明,该技术满足直升机结构健康监测的技术需求,是一种很有研究价值和应用潜力的无损检测方法。

基于振动声调制技术的直杆微裂纹检测

针对传统线性超声无法检测接触性疲劳裂纹的问题,非线性超声检测技术对其具有非常好的检测效果。振动声调制技术是非线性超声检测技术的一种,其对于接触型的缺陷尤其是疲劳性的裂纹格外敏感,但非线性检测技术只能判断损伤是否存在,无法识别出微裂纹的具体位置。因此,本文引入时间反转法,将振动声调制技术检测得到的非线性信号进行聚焦处理,实现直杆微裂纹的检测及定位。