基于焊缝特征导波的搅拌摩擦焊损伤定量识别

搅拌摩擦焊焊缝损伤定量化检测是焊缝服役性能评价的重要手段,但如何利用尽可能少的传感器结合焊缝自身特性实现焊缝内损伤的高效识别是挑战性问题.本文通过研究超声导波在焊缝中传播时因能陷效应形成的焊缝特征导波,提出基于焊缝特征导波的焊缝损伤定量化识别方法.首先绘制了2219铝合金超声导波频散曲线,并介绍焊缝特征导波形成机制与损伤定位原理;然后对比分析3种不同类型的压电传感器激励和接收焊缝特征导波的信号特性,确定以长度伸缩型矩形压电传感器进行焊缝内不同损伤扩展实验.实验结果表明,随着孔深和孔径的增大以及裂纹长度的增加,焊缝中损伤特征导波反射回波的幅值基本上均呈线性增长的趋势.

焊缝特征导波模态的分析与应用

为满足焊缝快速高效无损检测需要,并提高超声导波对焊缝缺陷的灵敏度,研究高频下的焊缝导波模态尤为重要。基于COMSOL软件建立了二维对接焊缝半解析有限元模型,通过数值模拟与分析发现,频率大于300 kHz时焊缝中SH_(w1)模态几乎无频散、泄露小,适合于长距离快速焊缝检测。通过试验验证了SH_(w1)模态导波在对接焊缝中的传播特性,确定了最佳激励频率范围为320~360 kHz;并对焊缝中直径为3 mm的预置孔洞缺陷实现了检测,定位精度高于2.5%。

基于Wigner-Ville分布的焊缝特征导波信号分析方法

超声导波信号的波形具有多模态、波包混叠严重的问题,因此寻找有效的信号分析和模态识别方法成为超声导波焊缝检测技术中的重要研究内容。利用时-频分析方法中的Wigner-Ville分布及其改进方法对实验获得的焊缝特征导波回波信号进行处理,分析各波包对应的导波模态,有效识别缺陷回波信号,提取焊缝的结构和缺陷信息,实现模态分离和缺陷识别。分析结果与焊缝的实际结构和尺寸参数相吻合,该分析方法可为焊缝特征导波信号的分析处理提供现实依据。