汽轮机叶片早期疲劳损伤非线性瑞利波检测

为了检测具有变曲率变厚度结构特点的汽轮机叶片表面早期疲劳损伤,提出了非线性瑞利波无损检测方法。建立了汽轮机叶片非线性瑞利波检测有限元模型,在模型中提出采用无限单元边界,有效防止了边界对声波的反射,使数值模拟结果更加准确。结果表明超声非线性系数(β)随微缺陷数目和长度的增加分别呈线性和二次函数增大关系。建立了汽轮机叶片非线性瑞利波检测试验系统,对两组三点弯曲疲劳试件进行了非线性瑞利波检测试验,试验结果虽有一定的分散性,但在疲劳寿命50%以前,β总体随疲劳寿命增加而明显增大。     

铝合金板材疲劳损伤的非线性导波检测

针对传统线性超声检测技术无法检测疲劳微损伤的问题,提出了疲劳微裂纹的非线性超声导波检测技术。首先,通过检测信号时频分布与频散曲线的对比分析,确定了铝板中的Lamb波模态,据此优化试验参数,并在板中激发单一模态的兰姆波;其次,通过试验方法判断该模态Lamb波的非线性响应条件,确定该模态在激励微裂纹疲劳损伤上的实用性;第三,提取了非线性超声检测特征参数,分析了各特征参数随疲劳周数的变化关系。结果表明:铝板中的兰姆波频散特性会导致基频幅值波动较大,非线性系数随基波变化无法反映真实的微裂纹非线性响应;二次谐波幅值在疲劳损伤初期随着疲劳周数的增大而增大,可用于评价缺陷的微观损伤。     

镁合金早期疲劳损伤的非线性超声在线检测与原位微观观察(英文)

开发了一套在材料疲劳实验机上直接在线测量超声非线性系数的实验系统。利用该系统进行3组不同加载应力下的镁合金试件疲劳在线非线性超声检测,同时,利用光学显微镜对镁合金材料随着疲劳周数增大的微观结构变化进行原位观察。结果表明,在疲劳寿命的55%之前,随着疲劳周数的增加,位错滑移产生的驻留滑移带增多,微裂纹萌生扩展,超声非线性系数随之增大;在疲劳寿命的55%之后,宏观裂纹的出现使超声衰减系数增大,超声非线性系数有减小趋势。微观观察结果可以很好地验证超声实验结果。另外,高周和低周疲劳以及拉-拉和拉-压等疲劳模式的变化对实验结果没有明显的影响。     

CFRP层板低能冲击损伤的非线性超声兰姆波检测技术研究

CFRP层板中不可见冲击损伤的线性超声响应特征很弱,由此提出CFRP层板中低能量冲击损伤的非线性超声Lamb波检测方法。首先搭建非线性超声Lamb波检测平台,提出Lamb波激发方法并分析其模态构成,其次判定各模态是否满足非线性超声Lamb波检测条件,最后分析线性及非线性超声检测特征对损伤的敏感程度,提出检测不可见冲击损伤的非线性特征参数。研究结果表明,相对非线性系数对3、5 J低能量不可见冲击损伤具有较高的检测灵敏度,能够用于该类损伤的无损检测。     

碳纤维复合材料疲劳损伤的非线性超声评价方法

对T700型碳纤维复合材料进行不同应力比作用下的疲劳损伤试验,利用非线性超声检测技术对施加不同疲劳周次后的试件进行测量,以获取不同工况下复合材料疲劳损伤过程中的非线性系数。结果表明,疲劳试件在疲劳寿命的50%左右时,相对非线性系数对材料特性的影响程度比较大,可以作为材料疲劳损伤评价的特征参量之一。     

基于电阻法的金属材料损伤表征研究现状

电阻率对金属材料微观组织变化具有精确性和敏感性。近年来,随着微电阻测量精度的不断提高,基于电阻法的金属材料损伤表征研究开始大量出现。综述了不同金属材料试样在拉伸韧性损伤、高温时效损伤、高周疲劳损伤和蠕变损伤过程中弹性模量、拉伸强度、断裂韧性、硬度、时效时间和疲劳周次等参量与电阻参量的映射关系,探讨了损伤导致电阻变化的微观机理,指出了今后微电阻法的主要研究方向。     

金属材料冲击疲劳损伤的涡流热成像检测

利用冲击疲劳损伤对材料微观结构和应力分布的改变导致的材料导热率和电阻率等参数变化的特性,提出了利用涡流热成像技术检测金属材料冲击疲劳损伤的无损检测方法,构建了检测系统。通过试验,获得了飞机刹车片的涡流热成像图像。结合对冲击疲劳损伤引起的塑性变形而导致的材料导热率和电阻率等的变化的分析,通过图像处理提取了试件的温升变化曲线,比对了受损区域和正常区域的红外图像差异,实现了对冲击疲劳损伤缺陷的判别。结果表明,涡流热成像法能够快速地判断材料受损位置。     

科技新知

<正> 检测金属表面裂缝的方法 俄罗斯莫斯科国家科学中心库尔恰托夫研究所最近研究出一种新方法,可准确有效地检测出金属材料表面存在的微小裂缝。 这种新方法的特点是通过检测金属表面氢的含量来发现微小裂缝。由于氢具有容易穿入金属缝隙的特     

经镍磷化学镀处理的40Cr钢低周疲劳损伤的在线跟踪监测

用系统分析的方法,在线跟踪观察了40Cr钢Ni-P化学镀层及化学镀层经晶化处理后的试样疲劳损伤过程.实验结果表明系统分析的方法能够敏感地跟踪疲劳损伤过程;金属材料表面Ni-P化学镀层状态,影响材料疲劳损伤的过程和形式,使材料的疲劳寿命下降50%以上.     

基于HHT的点腐蚀非线性表面波模拟研究

以非线性表面波检测点蚀损伤为研究内容,利用有限元模拟软件Abaqus CAE创建304不锈钢点蚀损伤非线性超声检测模型。由于传统信号处理方法在点蚀损伤非线性超声检测方面灵敏性较差,提出用希尔伯特-黄变换方法对损伤定量表征。结果表明:边际谱中提取的非线性系数β可对点蚀早期损伤定量表征;相对于傅里叶变换,基于HHT的非线性系数β对损伤变化更敏感,展示了HHT方法在非线性超声检测点蚀早期损伤方面的优越性。     

形变强化金属材料表面状态特征的疲劳演变研究进展

概述了形变强化技术对金属材料疲劳性能的增强机理,主要归因于残余压应力、加工硬化、微观组织等表面状态特征的协同作用。重点综述了形变强化处理后金属材料表层的残余应力、加工硬化以及微观组织等表面状态特征在热载荷、机械载荷影响下疲劳演变的研究进展,分别总结了热载荷、机械载荷以及热–机械耦合载荷等作用条件下残余应力松弛行为、加工硬化松弛行为以及微观组织的疲劳演变规律与机理,并就热载荷、机械载荷作用下残余应力松弛行为的理论预测模型进行了归纳总结。在此基础上,讨论了关于残余应力、加工硬化以及微观组织等表面状态特征因素之间内在联系的研究进展,并指出了对于上述三者之间的逻辑关系目前研究存在的不足之处,以及尚待解决的问题。最后分析了当前金属材料表面形变强化研究中存在的一些问题与不足,并对表面形变强化抗疲劳制造技术未来的发展趋势进行了展望。     

在役转轴表面疲劳裂纹的爬波检测

采用常规超声检测方法对在役转轴表面疲劳裂纹检测的效果很差。针对此类在役转轴疲劳裂纹产生的机理,结合超声爬波传播的特性,选用超声爬波对在役转轴产生的表面疲劳裂纹进行检测。对某规格的阶梯转轴进行的检测结果表明,超声爬波检测方法简便可行,能够有效地检测出转轴在役运行状态中出现的疲劳裂纹,因此可用于在役转轴表面疲劳裂纹的日常检测。     

不锈钢管道焊缝金属疲劳短裂纹行为的实验研究Ⅰ.材料微观结构和研究方法

用金相、复型技术和硬度实验测试了1Crl8Ni9Ti不锈钢焊缝金属试样表面的微观结构组成.结果表明:奥氏体基体与富δ铁素体-带状结构组成的柱状晶是焊缝材料的微观结构特征,相邻富δ铁素体带间距离(约40 μm)是这一结构的特征参量.试样表面的微观结构依相对焊缝柱状晶取向的不同而不同.考虑疲劳损伤的局部性和区别试样表面不同尺度、位置微裂纹对疲劳损伤贡献的差异,提出了以"有效短裂纹准则"为核心的疲劳短裂纹行为研究方法.     

超声红外热成像无损评估技术

超声红外热成像技术是一种新的无损检测方法,它是利用低频超声脉冲波作用在不同的材料或者结构上,然后通过红外热像仪对被测件在脉冲波激励下产生的局部发热过程进行采集,从而判别被测件中缺陷的有无及其位置。简要介绍了国外超声红外热成像无损评估在金属材料、复合材料和陶瓷材料中疲劳裂纹、分层、脱粘等损伤检测方面的应用情况。     

固溶温度对GH4169微观组织形貌及超声特性的影响

对不同固溶温度的GH4169合金试样,进行了微观组织形貌观察,提取了晶粒尺寸、形状特征参数。采用纵波回波法和共线穿透法进行超声检测和非线性超声检测,计算合金的超声特性参数。提取的超声特性参数包括:衰减系数、声速、相对非线性系数、背散射信号(位于一次底波和二次底波之间)经验模态分解后固有模态函数的平均功率和波形指数。超声-微观结构参数对比分析的结果表明,通过衰减系数、声速、非线性系数可有效识别相变,衰减系数对晶粒尺寸波动敏感,随晶粒粗化而增大;所提取的固有模态函数平均功率和波形维数都可以对晶粒尺寸进行评价,但尚难以用于表征晶粒纵横比。     

医用金属材料腐蚀疲劳性能研究进展

结合文献和课题组的研究,对医用金属材料腐蚀疲劳性能的研究进展进行了总结,分别从腐蚀疲劳的危害性、分类、设计、控制等几个方面进行了阐述。腐蚀疲劳失效首先发生于材料表面,医用材料-生理环境的界面对于植入器械手术成功与否有着至关重要的作用,可以根据裂纹扩展速度曲线特征,将腐蚀疲劳分为三类。医用金属材料的腐蚀疲劳性能研究应考量其服役环境进行设计,可以通过表面处理、合金化等方法改善医用金属材料的腐蚀疲劳性能。医用金属材料腐蚀疲劳性能研究的一些基础问题仍待解决：医用金属材料在微生物参与下的腐蚀疲劳行为及其相关机制亟待阐述;医用金属材料的微生物腐蚀疲劳研究是一个系统、长期、复杂的过程,需要合理地建立实验模型,将三维有限元与传统实验方法有机结合,进一步指导医用金属材料相关器械的设计;新的合金成分设计、新的加工制造方式所获得的新型合金生理环境下的腐蚀疲劳性能,其相关数据亟待完善,这关系到新型医用金属材料长期使用的生物安全性问题,亟需开展大量的基础研究工作。在综合评述医用金属材料腐蚀疲劳性能研究现状的基础上,对医用金属腐蚀疲劳在学科交叉研究和新材料基础研究方面的发展趋势进行了展望。     

电阻法检测金属构件损伤及预测疲劳寿命

基于非线性连续疲劳损伤理论,考虑应力幅带来的非线性累积效应,以电阻值定义金属构件损伤参量,提出基于电阻变化的金属高周疲劳损伤累积模型及疲劳载荷应力幅对损伤参量的影响函数,给出通过测量电阻来检测金属构件疲劳损伤状态的方法及预测高周疲劳剩余寿命的理论公式,并通过45号钢高周疲劳试验进行验证。     

全球专利集锦

(一)题录 表面处理、涂装 1.记录材料的表面处理方法——表面处理材料和表面处理设备(日文) WO 2001068377 A1(2001-09-20) 2.环保型多功能钢表面处理溶液(中文) CN 1294204 A(2001-05-09) 3.金属表面处理溶液配方和表面处理金属材料(日文)     

微纳米尺度金属导电材料热疲劳研究进展

世界已逐渐进入以物联网和智能制造为主导的工业4.0时代,特别是人工智能和大数据处理的强烈需求,微纳米尺度器件的研发制造及广泛使用的日趋活跃使得小尺度材料得到广泛关注。由于这些材料的几何尺度和微观结构尺度的约束效应,其热疲劳损伤行为与块体材料不同。同时,材料尺度由微米向纳米量级的转变也会引起损伤机制的转变,使材料表现出不同的损伤形式,产生显著的尺寸效应。本文综述了近年来国内外开展的有关金属薄膜/线的热疲劳实验方法、热疲劳损伤行为及演化和热疲劳影响因素的研究进展,探讨了微纳米尺度金属材料热疲劳的微观机制和尺寸效应,并对这一领域的研究前景进行展望。     

一种非线性扩散与图像差分的金属表面缺陷检测方法

目的为检测金属产品表面缺陷提供一种有效的方法,希望可以对金属产品表面质量进行监控。方法首先,引入自适应中值滤波方法对原始图像中的噪声进行滤除,以提高金属表面缺陷的检测正确度。然后,利用图像梯度的倒数对传统的P-M非线性扩散模型中的扩散因子进行改进,使得金属表面图像中梯度值较大的区域得以平滑,同时保持其他区域的平滑度不变。将金属表面的原始图像与经过非线性扩散后的图像进行图像差分运算,以消除光照度对金属表面图像的影响,获取均匀背景的金属表面图像,使得缺陷区与非缺陷区的对比度得以增强。最后,通过差分图像中图像块的标准差构造自适应二值化模型,对差分图像进行二值化,以提取金属表面的缺陷区域,实现对金属表面缺陷的准确检测。结果通过对具有划痕、裂纹、缺口以及锈斑缺陷的图像进行检测表明,该方法能够对金属表面缺陷进行准确的检测。结论所设计的方法能对金属表面缺陷进行检测,并且检测精度也优于当前其他金属表面缺陷检测方法。