板状构件粘结强度的非线性超声导波检测

相较于铆接、螺接、焊接等连接方式,板状粘结构件具有质量轻、应力分布均匀等特点,广泛运用于航空航天、车辆制造等工业领域。板状粘结构件在服役过程中出现的粘结强度退化、弱粘结等会影响其服役可靠性及安全性,因此对粘结强度进行检测十分必要。非线性超声导波对材料微观结构特征变化比较敏感,可用于粘结构件的粘结强度检测。采用非线性超声导波对铝合金-环氧树脂-铝合金板状构件进行检测,通过不同的固化工艺制备粘结结构件模拟不同粘结强度,检测结构件中传播的非线性超声导波,计算超声非线性参量,获得超声非线性参量在不同固化工艺下的变化趋势。通过拉伸实验测得粘结强度,进而构建超声非线性参量与粘结强度的关系。实验结果显示,粘结强度越大,超声导波的非线性参量越小。该研究表明,非线性超声导波可有效检测板状构件的粘结强度,为工业检测板状结构粘结强度提供了有效方法。

板状结构非线性超声导波理论与成像方法研究进展

非线性超声导波对检测材料早期损伤具有独特的优势,可以大幅度增加结构状态管理域。但激励具有累积效应的非线性导波十分困难。一方面,非线性理论较为复杂。另一方面,非线性效应较弱,在试验中易受到噪声干扰。立足于板状非线性超声导波的发展,阐述了非线性导波波动理论,分析了产生累积二次谐波的必要条件,包括相位匹配和非零能量流耦合。简述了阵列导波成像方法的代表性研究进展,重点介绍了非线性超声导波与层析成像技术的结合。通过展示含有不同程度早期损伤的金属板材重构实例,证明了非线性导波对于微腐蚀、微裂纹和疲劳等早期损伤准确定位和损伤程度定量表征的能力。总结了非线性超声导波及层析成像技术的优势与面临的挑战,并预测了发展前景。

非线性超声导波钢轨裂纹检测模态选取研究

不同模态对不同位置裂纹的敏感程度不同,针对裂纹检测时模态选取不准的问题,研究50 kHz激励下可累积二次谐波模态对、模态振型和裂纹位置的影响,提出了由3个指标评定的最优裂纹敏感模态选取方法(selection of optimal crack-sensitive mode,SOCSM),通过相对非线性系数β随裂纹生长的变化趋势评价模态对裂纹的敏感度。为准确激励出所需模态提出了最优模态激励算法(optimal mode excitation,OME),为验证SOCSM法和OME法的有效性和准确性,以CHN60钢轨轨腰处裂纹为例进行了数值仿真分析以及实验验证。结果表明,采用OME法能准确激励出模态组合11和模态组合1;50 kHz激励下模态组合11的β随裂纹生长单调增加,而模态组合1几乎没有变化,说明模态组合11更适合检测轨腰处的裂纹,对裂纹的微小变化非常敏感,两个模态组合均能产生可累积二次谐波,裂纹的存在会影响导波传播,即影响信号的幅值大小。

基于非线性超声导波的高压电缆瓷套式终端液位检测

瓷套式高压电缆终端内部油液泄漏问题是关系到高压电缆正常安全运行的关键因素,该文提出一种基于非线性超声导波的液位检测方法。首先,分析非线性超声导波检测机理并确定激励频率;其次,采用离散傅里叶变换将信号转换为频域并计算不同液位高度的非线性系数;最后,搭建瓷套管液位检测平台并进行系列实验。实验结果表明:由于瓷套管内油液的存在,接收信号的强度会出现明显下降;非线性系数随着液位高度的增加也不断增加,可以有效评估瓷套管内液位高度。