相速度近似匹配情况下的 Lamb 波非线性特征研究

基频Lamb波模式的选择和激发条件的确定对非线性Lamb波技术起重要作用。利用积累距离定义二次谐波激发窗口,讨论谐波产生对基频Lamb波激发条件严苛性的要求。利用二次谐波表面位移振幅评价谐波激发效率,讨论相速度近似匹配对谐波激发效率的影响及不同模式Lamb波间二次谐波激发效率的大小。理论结果表明,在积累距离内,传播距离的增加,会提高二次谐波激发效率,却使谐波产生条件更为严苛;一定程度的相速度近似匹配,会使二次谐波的激发效率提高;激发模式不同,其谐波激发效率及对谐波产生条件的严苛性均不同。实验测量并比较了纵波型S₂/S₄模式对在90、150 mm传播距离下以及纵波型S₁/S₂、S₂/S₄模式对在150 mm传播距离时的激发窗口与相对非线性系数大小,测量结果与理论分析结论一致。本文对于相速度近似匹配情况下Lamb波非线性效应的讨论,为Lamb波实际应用提供了分析方法与依据。     

连续纤维增韧陶瓷基复合材料声学参量评价均匀性方法研究

连续纤维增韧陶瓷基复合材料具有优良的超高温性能,是航空航天领域高温构件的新型材料,近年来已进入实际使用阶段。研究该材料的无损检测方法对制备过程参数优化、成品质量控制及材料性能表征等都具有很大意义。分析连续纤维增韧陶瓷基复合材料的制作方式和材料特性,发现该材料具有高衰减的特性,对传统复合材料超声检测方法进行改进,采用穿透法准确了解该材料的声学特性,对声速、声衰减等参量进行测量并对数据进行成像,选择"声速值"与"幅值灰度图"的变异系数这两个指标,作为表征材料均匀性的指标。实验结果表明,声速表征的密度均匀性与声衰减表征的孔隙均匀性结果一致,说明材料的密度不均匀是由孔隙不均造成的,最终实现控制材料孔隙率以控制材料质量。     

基于偏置磁场EMAT表面波换能器效率的分析

为提高常规EMAT(电磁超声)换能器效率,设计一种新型偏置磁场EMAT换能器。利用有限元软件建立EMAT激励表面波的二维仿真模型,对比分析常规和偏置EMAT对激励表面波的影响。最后设计正交试验研究磁铁高度、磁铁宽度、线圈高度、线圈宽度和线圈提离对偏置EMAT激励表面波的影响规律,并通过试验验证了其准确性,此外还研究了偏置磁铁对接收EMAT的影响。结果表明,偏置EMAT换能器激励的表面波幅值比常规EMAT的提高了51%,并且该方法不会在频域信息上发生主频分叉畸变问题,采用偏置EMAT接收的信号幅值比常规EMAT的提高了38%,偏置EMAT能有效提高检测灵敏度。     

超声特征扫描系统的信号同步及抗干扰研究

超声扫描成像检测是超声检测发展的趋势。确保检测系统在使用过程中的稳定性和可靠性,对检测工作具有一定的实际意义。本文根据特征检测成像装置在实际使用过程中遇到的干扰、信号不同步等问题,分析其原因并加以解决。     

TKY管接点焊缝形状模型在相控阵检测中的应用

为解决TKY管节点焊缝超声检测缺陷定位难的问题,针对TKY管节点焊缝复杂的三维空间形状,通过简化并建立了管节点焊缝任意剖面的二维平面模型,并运用计算机编程,实现管节点焊缝上任意位置剖面图的绘制。在此基础上,模拟了管节点焊缝超声相控阵检测的声柬覆盖效果及对反射回波的定位方法。试验还制作了一套带有人工缺陷的TKY试块对以上模型进行验证,并对试验结果进行了分析。     

非线性超声检测方法及应用

为保证构件的安全使用,需要建立可靠的、定量的材料无损评价和表征技术。利用超声波传播的非线性特性,可以解决一些线性超声检测技术难以解决的问题。研究发现,非线性超声检测方法在闭合裂纹检测、粘接结构粘接强度评价、力学性能退化评估等方面显示出了线性超声检测无法比拟的优点。     

基于一次底波法的玻璃钢容器厚度测量方法研究

玻璃钢由于具有质量轻、强度高和耐热性好等优点,在航空航天、民用产业等领域得到了广泛的应用。对于在役的玻璃钢制品,由于长时间的分化腐蚀或制品中存在分层缺陷等原因,会造成材料厚度发生变化。对于很难找到材料二次底波的高衰减玻璃钢,提出了一种利用一次底波来测量声速,进而求得材料厚度的方法。实验结果表明,利用一次底波法测量几种材料的厚度,误差为±0.15 mm。利用这种方法测量高衰减玻璃钢的厚度是可行的,对于高衰减玻璃钢现场测厚有很大的指导意义。     

残余应力对铝薄板Lamb波非线性效应的影响

建立了铝薄板微小缺陷的非线性Lamb波检测系统,利用该系统对未去应力和去应力后的两组铝合金试块进行检测,得到残余应力对Lamb波非线性效应的影响趋势。试验结果表明,当试样疲劳程度较小时,残余应力的存在会增大试样的超声非线性效应;当试样疲劳程度达到总寿命的62.5%后,试样内部产生微裂纹,非线性效应主要取决于微裂纹的大小,而残余应力对非线性的影响较小。     

复合材料孔隙含量超声多参量评价方法研究

复合材料由于其强度高、疲劳强度好等优点,在航空航天领域应用十分广泛。然而在其制备过程中易产生孔隙微缺陷,显著地降低了材料的最终力学性能。提出一种复合材料孔隙含量超声多参量评价方法,通过对超声相对非线性系数的测量,并对比研究声速、声衰减测量方法,建立复合材料孔隙微缺陷与各参量的定量联系和评价方法。实验结果表明,可采用超声相对非线性系数、声速和声衰减系数评价复合材料孔隙含量,其中声速能快速地反映复合材料的致密性,声衰减系数在一定尺寸范围内评价更加精准,对于声速和声衰减系数变化不明显的试块,采用超声相对非线性系数评价,为复合材料孔隙含量评价的研究提供了参考。     

基于FPGA的动态光弹仪声光同步系统的研制

通过动态光弹来观测超声声场传播过程的技术,是一种非常实用的超声无损检测辅助手段,其在检测方案、检测工艺参数确定上具有重要意义。但目前随着声学研究的不断深入以及电子计算机技术飞速发展对声光同步系统延时控制精度提出了更高的要求。提出一种用FPGA作为核心器件,将微控制单元、高精度计数单元等集成一体的设计方案。阐述了技术要点和设计方案,实现了动态光弹仪声光同步延时系统的高精度控制。整套系统结构精简、集成度高且成本低廉,对动态光弹技术在声场成像研究中的应用具有重要意义。