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。     

复合材料结构件固化成型工艺参数控制

复合材料在实际应用中具有良好的耐疲劳强度、耐高低温等特性,并且强度高、重量轻,在航天飞行器中应用广泛。和普通金属材料相比,复合材料结构件固化成型工艺便于加工、操作、拆卸和组装,通过合理控制复合材料结构件固化成型工艺,可有效提高结构件质量和使用性能。本文首先对复合材料结构件做了概述,分析了复合材料结构件固化成型工艺。在探讨复合材料结构件固化成型工艺的基础上,研究了其整体固化成型工艺参数控制。     

SH电磁超声换能器优化设计及粘接强度测量

电磁超声换能器(Electromagnetic Acoustic Transducer,EMAT)使用时无需耦合剂，可以便捷地应用于严苛工况下结构的超声检测。但由于EMAT复杂的多物理场换能机理，通常存在换能效率低，接收信号信噪比小等缺点。针对上述问题，文章开展了线圈宽度、线圈间距及磁致伸缩贴片等参数对EMAT换能效率的影响研究，优化设计了SH电磁超声换能器。实验结果表明，一定厚度的磁致伸缩贴片对EMAT的换能效率有较明显的提高。基于SH0导波对界面变化的敏感性，采用优化设计的EMAT激发SH0导波，对固化温度等因素引起的多层铝板弱粘接结构件进行粘接性能的检测，实验测得的粘接强度与结构拉伸强度的变化趋势一致，表明优化后的EMAT可以适用于粘接结构状态的检测。     

超声造影剂的非线性参量研究

近年来对超声造影剂的研究兴趣日趋增加是由于它有可能改进超声临床诊断的效果，含有微气泡的液体可用和有效的超声造影剂，液体中气泡的存在提高液体的非线性参量值，本文用检测二次谐波的方法实验上测定了５种超声造影剂的非线性参量，四种含气泡的液体（声振后）和半乳糖Ｅｃｈｏｖｉｓｔ３００。结果表明，含有微气泡的液体具有非常大的非线性参量值，对这种高非线性值的现象文中进行了可能的解释和讨论。     

HP40Nb合金钢高温劣化的非线性超声评价

耐高温合金材料在服役过程中会发生高温劣化,主要表现为微观组织结构的变化,从而导致在其中传播的超声波能产生显著的高次谐波.针对HP40Nb合金钢材料高温劣化的检测及评价,提出采用归一化超声纵波非线性参量来表征材料的高温损伤状态.对HP40Nb损伤试样进行了非线性超声信号的测量结果显示,归一化超声纵波的非线性参量随着材料高温加载时间呈现出显著的上升-平稳-下降趋势.对材料微观组织演化过程进行了扫描电镜(SEM)的观察和分析,结果表明,超声非线性参量在早期阶段的上升与HP40Nb材料高温加载过程中η相等第二相的析出和聚集密切相关;其在后期阶段的下降归因于析出相的减少和脱落以及微孔洞的产生.由此可见,非线性超声对HP40Nb材料高温劣化后微观组织的变化非常敏感.     

基于双剪试验的铝合金板-混凝土界面粘结滑移性能研究

铝合金板具有轻质高强、延展性好、低温脆断敏感性小、耐腐蚀、易于成型等优点,可用于腐蚀及寒冷环境下的混凝土结构加固。该文基于双剪试验下的铝合金板-混凝土界面粘结滑移性能研究,完成了45个构件的双面纯剪试验,分析了混凝土强度等级、铝合金板表面粗糙度、铝合金板粘结长度和粘结宽度对粘结界面破坏机理、剥离承载力以及界面滑移的演化规律。研究表明:加载过程中界面应力从加载端向自由端逐步传递,且随着混凝土强度等级、铝合金板的粘结长度和宽度的增加,试件的剥离承载力也有所提高。但铝合金板的粘结长度存在一个有效粘结长度值,超过该值试件的剥离承载力将不会增加,同时铝合金板表面粗糙度对试件剥离承载力的提高没有实质影响。     

聚合物复合材料固化工艺的动态力学分析法研究

本文用强迫振动非共振法对分别采取不同固化工艺参数制备的玻璃布/环氧树脂复合材料进行了动态力学性能的测试和研究。结果表明,各项动态力学参量与固化工艺参数间有着相当密切的关系,能够较直接地反映出树脂的交联度和界面强度等重要性能;可以很灵敏地区分不同固化工艺的差别,因而可以为新材料研制和固化工艺的改进提供一个有效的动态力学检测手段。     

基于共线混频的粘接界面固化非线性超声评价EI北大核心CSCD

共线混频法是一种非常有效的非线性超声检测方法。该方法利用两列波在介质中的非线性相互作用特性,实现对材料力学性能的无损检测与评价;首先利用有限元软件ABAQUS,对粘接胶层中含随机分布微裂纹的模型进行共线混频数值模拟,得到共振波幅值随胶层微裂纹数的变化情况,随后以6061铝合金/改性丙烯酸酯胶/6061铝合金粘接试件为研究对象,采用共线横波和纵波混频检测技术,试验研究共振波幅值随粘接界面固化时间的变化情况。结果表明:共振波幅值与粘接胶层中随机分布的裂纹数、粘接试件的固化时间之间存在内在联系;随着裂纹数的增加,共振波幅值不断减小;随着固化时间的增加,共振波幅值不断增大,直到固化完成共振波幅值趋于稳定;因此,利用共线混频技术可实现对粘接界面固化过程的有效监测和评价。     

超声导波混频表征和定位早期局部损伤的研究进展

超声导波具有远距离传输的特性，能够快速、有效地大范围检出薄板中的损伤或缺陷。非线性超声导波相较于传统超声导波，主要研究基波与材料中微观组织演化相互作用而产生的高阶谐波，对尺寸远小于基波波长的损伤或缺陷比较敏感。其中，超声导波的二次谐波相对容易激发，已被用于定量评估早期损伤。但是，超声导波的二次谐波容易受到测量系统非线性的干扰，并且无法定位材料中的局部损伤。超声导波混频在频率、模式、传播方向的选择上具有一定的灵活性，克服了二次谐波的缺点。目前，超声导波混频在理论、模拟和实验上取得了一定的进展，已被用于表征和定位金属材料中处于早期阶段的疲劳、热老化、微裂纹、冲击损伤和局部塑性变形等。高频段超声导波混频、兰姆波相向混频和非共线混频中差频谐波或和频谐波的传播性，以及更多类型损伤的定位和表征仍有待进一步研究。     

7050铝合金结构件热处理与冷成形过程残余应力演化规律的数值模拟

基于Hansel-Spittel黏塑性流变应力模型以及应力-应变曲线构建7050铝合金在不同温度区间的材料本构方程.采用有限元仿真技术,首先分析试块级试样淬火与冷压缩过程的残余应力变化,模拟的分布规律与试块的超声测试分析结果一致.在此基础上,研究带筋条结构的铝合金结构件淬火热处理与冷变形工艺残余应力演化规律,并对结构件开展了超声残余应力测试和机加工变形验证.结果表明:淬火后残余应力呈外压内拉分布.不同的冷变形工艺对结构件淬火残余应力的消减程度有较大差异.对于冷压缩工艺,当变形量超过2％后,辐板压缩对辐板心部的应力状态改善较好,而筋条压缩只改善筋条局部位置的应力状态.3％压下量的冷拉伸工艺对整体的应力状态改变较大,可同时有效改善筋条部位和辐板部位残余应力的均匀性.经冷拉后,铝合金结构件机加工变形程度可得到明显改善.     

超声强化氨基化多壁碳纳米管改性环氧黏接接头性能研究

目的 探究超声处理对氨基化多壁碳纳米管(MWCNTs–NH₂)改性环氧黏接接头黏接性能和热稳定性的影响,为强化MWCNTs–NH₂改性环氧胶黏剂与铝合金的黏接提供参考。方法 通过机械搅拌与声波破碎的方法将质量分数为0.75%的MWCNTs–NH₂添加到环氧胶黏剂基体中,使用MWCNTs–NH₂改性环氧胶黏剂制备铝合金黏接接头,基于超声辅助黏接工艺在铝合金黏接过程中进行超声处理。通过傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析MWCNTs–NH₂改性环氧胶黏剂基体官能团的变化情况。采用单搭接剪切强度试验测定黏接接头的拉伸剪切强度。通过扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)观察黏接接头拉伸失效断面以及铝合金与胶黏剂间的黏接界面。通过热失重分析仪(TGA)测试并记录胶黏剂试样质量随温度变化的曲线。结果 经超声处理后,MWCNTs–NH₂与树脂基体间的化学反应增强。与纯环氧黏接接头相比,超声处理后的MWCNTs–NH_2...     

Research on explosive welding of aluminum alloy to steel with dovetail grooves

In order to explore a new method for the explosive welding of aluminum alloy to steel, a 5083 aluminum alloy plate and a Q345 steel plate with dovetail grooves were respectively employed as the flyer and base plates. The parameters adopted in the explosive welding experiment were close to the lower limit of weldable window of 5083 aluminum alloy to Q345 steel. The bonding properties of 5083/Q345 clad plate were studied through mechanical performance tests and microstructure observations. The results showed that the aluminum alloy and steel plates were welded under the actions of metallurgical bonding and meshing of dovetail grooves. The tensile shear strength of 5083/Q345 clad plate met the requirements of the bonding strength of Al/Fe clad plate. The interfaces between aluminum alloy and the upper and lower surfaces of dovetail grooves were mainly welded through direct bonding, and discontinuous molten zone emerged in the local region; while the interface between aluminum alloy and the inclined surface of dovetail grooves was bonded by continuous molten layer. The brittle intermetallic compounds FeAl₂ and Al₅Fe₂ were generated at the bonding interfaces of 5083/Q345 clad plate. The fracture surface of the tensile specimen exhibited ductile and quasi-cleavage fractures.     

脉冲反转技术在金属疲劳损伤非线性超声检测中的应用

材料性能退化总是伴随着某种形式的材料非线性力学行为,从而引起超声波传播的非线性,即高频谐波的产生。研究了利用脉冲反转技术测量金属材料超声学非线性系数的实验方法和信号处理算法,发展了一套可靠的测试实验系统,在相同条件下测量了同一试样在不同输入电压下的二次谐波和基波幅度,二次谐波幅度和基波幅度的平方近似成线性关系,表明实验系统是可靠的。利用该系统进行了一组LY12铝合金疲劳试样非线性超声检测实验。实验结果表明,超声非线性系数可以表征镁合金的疲劳早期退化,脉冲反转技术能够有效提取二次谐波时域信号,增强二次谐波的幅度,抑制主要由实验系统所产生的奇次谐波分量,为材料和结构早期力学性能退化的无损检测和评价提供一种有效的方法。     

固体粘接界面的非线性共振特性研究

研究考虑粘接界面非线性的条件下,双层固体粘接薄板的振动特性。将双层板间的振动耦合看作一组非线性弹簧,理论上运用分离变量等数学方法,求解得到粘接层的应力应变关系为线性条件下的解析解,以及考虑非线性参量时系统共振的数值解。通过对双层铝板的环氧树脂粘接模型进行仿真研究分析,发现界面的共振频率随着界面粘接强度非线性参量的增加呈现先增大后减小的趋势,当界面强度弹性参量为300GN/m3时,共振频率的最大偏移量达到10%。在粘接强度退化早期,利用界面的非线性共振特性可以更好地检测粘接质量。     

Lamb波在铝板缝类缺陷检测中的应用

为了研究Lamb波在缺陷板检测中的应用,建立非线性Lamb波检测系统.该系统用于检测具有不同深度裂纹的铝合金板和具有不同拉伸载荷循环的铝合金板.通过快速傅里叶变换(FFT)对获取的时域波形进行分析,得到两种缺陷对Lamb波非线性效应的影响.测试结果表明,对于裂纹缺陷,缺陷深度增加将增大试件超声非线性效应.当裂纹深度超过...     

碳纤维复合材料修补带孔铝合金板的强度性能

研究了不同的复合材料补片、不同的胶粘剂、不同的表面处理方式、不同的修补粘接长度,对带孔铝合金板的修补拉伸强度的影响,探讨了带损伤的常用航空铝材。采用复合材料技术修复后,其强度恢复至满足使用要求的可能性。     

弱酸性固化剂对UF树脂固化性能的影响分析

为研究不同种类固化剂对弱酸性起始合成脲醛树脂(UF)固化性能的影响,选用6种固化剂研究固化剂对弱酸性起始合成UF树脂的固化速度、适用期、胶接材料的胶接强度和材料甲醛释放量的影响.研究结果表明:单组份固化剂中,双氧水作为固化剂时UF树脂适用期最长,氯化铵固化速度最快;双氧水加入量是UF树脂质量的5%时,树脂胶接材料的甲醛释放量最低,胶合强度最高;聚醋酸乙烯酯、磷酸二氢铵、氯化铝、柠檬酸和尿素组成的多组分固化剂适用期最长.氯化铵、硫酸铝和尿素组成复合固化剂的UF树脂固化物的甲醛释放量和固化温度最低.     

An Evaluation of Quality of Joints of Two Dissimilar Metals by Diffusion Bonding using Ultrasonic C Scan

Diffusion bonding of commercially available pure aluminum/copper was carried out between the temperatures of 400°C and 500°C for 60 min under the pressure of 5–15 MPa in vacuum. The effects of temperature and pressure on the microstructure of aluminum/copper diffusion bonded joints were analyzed. The interface micrographs of the bonded samples were observed in optical and scanning electron microscope (SEM) images. The soundness of the bond was evaluated by destructive and nondestructive (ultrasonic C scan) testing methods. The quality of the bonded joints was evaluated by the intensity of the echo and its images of ultrasonic testing and was correlated with destructive parameters such as the strength ratio. Chemical compositions of the interface and the fractured surface of the bonded samples were characterized by energy dispersive spectroscopy (EDS). EDS patterns were confirmed by the formation of the different compositions at the interface of the bonded samples. Better bonding characteristics were observed by diffusion bonding optimum parameters at 450°C with an applied pressure of 15 MPa for 60 min.     

Metal Pipe Joining with Aluminum Alloy by Ultrasonic Insert Casting

Insert casting of aluminum is widely used in industry. In order to realize better metallurgical bonding between metallic pipe and aluminum alloy castings, a new insert casting method with aided by high-power ultrasound has been developed. The bonding strength between the metal pipe and the cast aluminum alloy was evaluated by shear testing, EPMA analysis at the bonding interface was performed. The experimental results indicate that the application of ultrasonic vibration was effective during insert casting, particularly immediately after the primary a phase began to emerge in the cast aluminum melt. In the case of 6061 Al pipe/AC4C joint, the shear strength was approximately 60 times higher than without ultrasound vibration. This bonding reflects the break up of the oxide film on the aluminum pipe surface by the ultrasound cavitation effect. For the steel pipe/AC4C joint, the bonding shear strength had a several-fold enhancement. Ultrasound may promote a chemical reaction between steel and cast aluminum alloys, leading to excellent bonding.