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。     

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。     

基于非线性超声调制的疲劳裂纹识别方法

由于应力作用、撞击以及周期载荷等因素的影响,金属结构中不可避免地产生疲劳裂纹损伤。若结构存在边界非线性,传统的非线性调制方法将无法有效识别疲劳裂纹损伤。针对该问题,提出一种能够避免边界非线性干扰的非线性超声调制方法。该方法采用正弦脉冲信号和持续正弦信号作为激励,通过识别信号之间的非线性调制现象来进行损伤检测。分别以铝制裂纹梁和完整梁为实验对象,粘贴两个压电片作为作动器和传感器,利用短时傅里叶变换对响应信号进行时频分析,提取非线性调制信号成分,对疲劳裂纹损伤进行有效的识别。     

含横向裂纹转子的瞬态振动

应用裂纹开闭条件由转子开裂轴段位移确定的刚度模型,借助摄动法,建立了含横向疲劳裂纹转子过临界转速瞬态振动的一阶近似微分方程。并通过数值积分,得到了这类非定常振动的近似解及其特性,进而讨论了有关因素的影响。     

基于振动能量流的含呼吸裂纹悬臂梁非线性振动特性研究

裂纹是重大悬臂梁结构中常见的一种损伤形式,尽早识别损伤裂纹对于提高安全性、避免事故发生等具有重要意义,但传统基于位移的振动分析方法对小裂纹并不敏感。为此,引入振动能量流分析方法,建立了含呼吸裂纹的悬臂梁振动能量流模型,重点仿真分析了裂纹深度和位置对系统瞬时耗散和输入能量的影响,揭示了微小裂纹产生的亚谐波和超谐波非线性振动现象。结果表明,论文所研方法比传统方法对小裂纹更敏感,从而为裂纹早期识别提供了一种新途径。     

轴承振动及异常声的检测

S092轴承振动(异常声)测量仪采用单片微处理机对检测数据进行计算处理，并根据被测轴承振动值的大小，控制仪器自动换档，从而对振动值、峰值因数和脉冲数等参数进行鉴别。论述测量仪的工作原理和检测过程。     

基于声发射技术的水轮机裂纹检测系统研究

研究了利用声发射技术实时检测水轮机叶片的裂纹的检测系统。重点介绍了检测系统软、硬件设计中的关键问题,以硬件描述语言(VHDL)设计出FPGA芯片来实时接收声发射信号的特征参数,来实现对水轮机叶片进行实时动态的裂纹检测。     

基于非线性激光超声的微裂纹检测及定位

金属构件在加工及服役过程中,其表面及内部会产生微裂纹,外载荷作用下,微裂纹会逐渐扩展,成为影响构件安全运行的重大隐患,因而有必要对构件进行无损检测。提出一种基于非线性激光超声的微裂纹检测技术方法,通过提取激光超声波与微裂纹作用后非线性特征参数的改变量进行裂纹检测及定位。利用激光辐照构件激发超声波,根据构件时域动态响应信号重构状态空间,提出一种非线性特征参数提取方法对裂纹影响下状态空间改变量进行评估以识别裂纹,进而利用扫描激光法实现裂纹定位分析。搭建实验系统对铝合金表面不同宽度微裂纹进行检测,结果表明,所提方法能有效检测并定位构件表面微裂纹。     

用振动分析法检测转轴裂纹

概述了通过振动分析检测转轴裂纹的有关情况。分析了轴裂纹类型、轴裂纹征兆。分别从级联图、波德图和极坐标图三种方式，介绍了检测方法。简介了检测系统和仪器，列举了检测实例。最后得出了四点结论。     

基于非线性超声调制方法的损伤识别与定位

在结构健康监测技术中,非线性弹性波谱方法具有对结构微小变化敏感的特性,能够有效地对裂纹等非线性损伤进行识别。笔者针对采用两个持续激励的普通非线性弹性波谱方法不能定位损伤的问题,提出了一种能够识别并且定位铝板中疲劳裂纹的非线性超声调制方法。该方法通过识别脉冲与高频超声波之间的调制现象来进行损伤检测。实验中,压电阵列粘贴于疲劳裂纹铝板表面,汉宁窗调制的正弦脉冲激励和正弦持续激励同时施加在压电阵列上。通过采集不同的作动传感路径的响应,利用短时傅里叶变换对响应进行频域分析,构造损伤指数量化损伤程度,对疲劳裂纹进行识别和定位。实验结果表明,所提出的方法可以成功地检测并定位疲劳裂纹损伤。     

一种基于高频频响函数的无基准疲劳裂纹识别方法

传统的线性频响函数损伤识别方法依赖于与健康基准对比来识别损伤,限制了其应用范围。提出了一种基于非线性高频频响函数的无基准疲劳裂纹损伤识别方法。通过分析出现裂纹时损伤界面的非线性特征,提出利用不同幅值激励下高频频响函数不同的特性,在无基准情况下提取非线性频响成分,构造损伤指数表征非线性损伤,同时分析了不同频率段对疲劳裂纹的敏感程度。实验表明该方法可以在无基准情况下有效识别疲劳裂纹。     

不锈钢表面裂纹方向电磁检测方法

针对传统交流电磁场检测表面不定方向裂纹容易出现漏检的问题,研究了旋转磁场下感应电流方向、裂纹方向变化对平板表面裂纹检测幅值的影响,推导了裂纹走向角度与平面磁场分量波谷幅值的关系表达式,从检测机理角度提出了裂纹方向判定方法及影响因素.建立了奥氏体不锈钢表面裂纹交流电磁场检测有限元仿真模型,开发了基于双U形激励和高分辨率隧...     

微细电火花加工放电状态逐级映射检测方法

在微细电火花加工中,对放电状态的准确检测是实现加工过程稳定控制的前提条件,而微细电火花加工过程中频繁出现的放电信号严重畸变、放电状态不稳定甚至突变等实际情况,使放电状态的准确检测成为微细电火花加工的技术难点之一。本文在分析和研究传统的微细电火花加工放电状态检测方法的基础上,结合系统辨识和模糊逻辑理论,提出了微细电火花加工放电状态逐级映射检测原理和方法。对实时采集到的极间电压和电流信号,通过模糊运算判别采样点的放电状态,再将采样点放电状态值映射为放电状态矢量,并对该矢量进行统计得到“短路率”和“火花/电弧率”,经过模糊推理辨识出各分析周期的放电状态。实验表明,该检测方法准确性高、运算量低并且运算速度快,检测结果为微细电火花放电加工过程的实时控制提供系统放电状态的反馈输入,保证了加工控制系统的稳定性和准确性。     

基于非线性预测滤波算法的疲劳裂纹扩展预测

针对传统Paris疲劳裂纹扩展模型预测精度低、无法考虑裂纹扩展过程中各种不确定因素影响的问题,提出一种基于非线性预测滤波算法的疲劳裂纹扩展预测方法.使用基于Paris公式的状态空间方程表征裂纹扩展过程,采用基于Lamb波的监测技术构建观测空间方程,利用实时观测信息修正模型预测值.最后通过Q235钢试件的单边疲劳裂纹扩展...     

基于金属磁记忆的宏观焊接裂纹识别方法

为研究焊接裂纹和其他缺口效应造成的应力集中对金属磁记忆信号的不同影响,利用小波分解的方法提取金属磁记忆信号的细节部分,对细节部分做离散Fourier变换后得到其幅值,该幅值是被测材料应力集中程度的一种反映。研究表明,通过反映应力集中水平的金属磁记忆信号特征,可以实现焊接裂纹金属磁记忆检测信号的自动识别及焊接裂纹的检测。     

直齿轮系齿根裂纹损伤程度检测方法

为了实现直齿轮系裂纹损伤程度的检测,提出一种基于主成分分析(principal component analysis,简称PCA)及灰色理论相结合的方法。首先,建立直齿轮系动力学模型,通过仿真获得不同裂纹损伤程度下直齿轮系振动信号,基于现代信号分析方法(包括时域方法和频域方法),提取振动信号中齿轮损伤变化敏感的多个故障行为特征参数;其次,通过PCA方法与灰色关联分析算法对多维特征参数进行优化、降维;最后,用关联度表征裂纹损伤程度从而实现对直齿轮系裂纹故障的程度检测。由动力学模型的仿真数据的分析表明,运用笔者提出的PCA及灰色理论相结合的方法检测直齿轮系裂纹故障比直接对特征参数定阈值的检测方法关联度数值提高了16%,从而证明了该方法的有效性。     

基于ＧＭＲ效应的非铁磁性金属裂纹涡流检测

为了补充常规电涡流检测在低频应用场合的不足,研究了基于巨磁电阻(giant magneto resistance,简称GMR)效应的裂纹涡流检测技术及其系统.分析了该技术的工作原理、理论基础及制约该技术应用的影响因素,设计制作了探头及信号处理电路,进行了探头的标定试验和非铁磁性金属材料微裂纹的检测试验.试验结果检验了该系统对非铁磁性金属材料裂纹的检测性能,验证了理论分析的正确性及该技术用于裂纹检测的可行性.