超声功率谱特征参数在复合材料孑L隙率检测中的应用

基于材料超声检测系统模型及功率谱分析,考察了碳纤维增强环氧树脂基（CFRP）复合材料的孔隙率（0．03％～2．3％）与主频、中心频率、加权功率谱频率、有限频带能量（ELFB）及主频对应的能量（EPF）等参数之间的相关性。结果表明：孔隙率在0．03％～0．67％范围内时,ELFB与孔隙率呈线性递减关系;在0．67％～2．3％范围内,两者呈二次曲线递减关系;EPF与孔隙率的关系在0．64％左右两侧分别呈现出线性和二次曲线递减趋势。晶耶和踟能有效表征CFRP的孔隙率。     

基于随机孔隙模型的CFRP孔隙率超声检测研究

为解决碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced plastics,CFRP)孔隙率超声衰减法检测中,理论值与试验值存在差异的问题,基于随机介质理论,建立CFRP孔隙特征的数学描述方法。该方法利用极值搜索法对椭圆形自相关函数随机介质构造方法进行改造。通过正交试验分析各构造参数对随机孔隙构造结果的影响,并利用CFRP试样的大量孔隙形态及分布统计数据,对自相关长度ab、自相关长度比r0=a/b及分区边长D等参数进行优化,最终构建CFRP随机孔隙模型。研究发现,随机孔隙模型能够反映孔隙的形貌及分布等随机特征,为研究CFRP孔隙对超声波的散射作用提供理论依据。根据此模型计算出的超声衰减系数与孔隙率对应关系与试验结果之间规律一致。表明该随机孔隙模型能够很好地表征CFRP的整体弹性性能及由随机孔隙引起的局部弹性微扰。     

基于Marr小波分析的薄层超声检测

薄层结构超声测厚过程中,薄层上下界面回波叠加导致信号难以区分.针对该难点本研究采用基于Marr小波的小波变换模极大值法对250～350 μm的ZrO2陶瓷涂层进行了厚度测量.所得结果与金相法测量结果相符.     

用超声波速度无损表征38CrMOAl钢热处理转变产物的研究

研究了淬火、正火、淬火＋低温回火及淬火＋高温回火状态下38CrMoAl钢的超声纵波速度以及150－600℃范围内回火温度与超声波速度之间的关系，实验表明，超声波速度按照淬火、淬火＋低温回火、正火、淬火＋高温回火的顺序由低到高变化，超声波速度与回火温度之间有很好的线性相关性，随着回火温度的升高，超声波的速度增加。     

兰姆波频散曲线的绘制与试验验证

基于频散曲线实质上是频散方程实数解分布图的特点,提出了频散曲线的简易绘制方法,并采用2．5MHz可变角探头在厚度为1．29mm的铝板上进行了试验验证,通过比较群速度、相速度和激发角的理论计算和试验结果,以及进行误差分析可知,此法具有良好的实用性。     

Pb-Sn合金在功率超声场中的凝固过程研究

研究了功率超声在铅锡合金凝固过程的作用,分析了超声功率、施振温度、熔体的冷却方式等参数的影响机制。结果表明,在功率超声作用下,声空化效应和声流效应使含铅5%的铅锡合金的凝固组织明显细化,随着超声功率的增加,合金组织的细化程度提高,但功率提高到一定程度时,细化作用减弱;施振温度、熔体的冷却方式等参数对超声在铅锡合金凝固过程的作用有较大的影响。     

基于声压反射系数法的层状介质弹性模量超声无损测量

本文基于超声纵波垂直入射及斜入射条件下层状介质的声压反射系数,提出了一种测量涂层弹性模量的新方法。主要原理是:在斜入射条件下,若超声波脉冲持续时间较短,通过对水/涂层/基体多界面结构上超声波传播特性分析,以及对涂层试样与块体试样回波波形的比较,可以对多界面混叠波形加以简化识别,在此基础上计算涂层的声压反射系数,并依据涂层特性参量之间的关系,计算出涂层的弹性模量。实验中首先对钢基体上均匀铝质覆层的弹性模量进行了测量,验证了本方法的可行性。然后,利用该方法测量了三种不同特性的ZrO2-7%Y2O3(YSZ)涂层的弹性模量,测量结果与已有文献报道结果相近,并与SEM观察和表面显微硬度测试结果相一致。     

悬式绝缘子钢脚锌套复合质量的超声无损评价研究

采用超声无损评价技术,利用自制钢脚质量超声无损评价装置测得锌环的回波信号,以统计质量控制理论对其进行处理,获得表征复合质量回波信号判据,并辅以金相分析的手段进行验证。结果表明;采用统计学方法获得的检测标准是合理的,应用该套检测系统和检测工艺实现了对锌环质量的超声无损评价。     

时域特征用于20^#钢球化组织状态无损评价

珠光体型耐热钢在服役过程中发生的珠光体球化、碳的石墨化等一系列组织转变,使设备失效的危险性增加.实验选择球化状态不同的20#钢样品作为研究对象,利用信号分析技术提取表征组织形态的超声回波信号时域特征,分别采用单因素及主成分分析方法考察特征对球化形态的识别能力.研究表明,珠光体的球化组织状态与超声场的相互作用(如回波幅度),影响超声回波信号的时域特征;对球化组织形态的识别较为显著的特征值是下降时间、面积平均和不对称度;利用主成分分析可以快速实现对球化组织状态的有效识别.由此可以得出以信号时域特征描述20#钢珠光体球化组织状态的变化是可行的,该方法以无损的形式实现了对组织形态的检测,弥补了现有检测手段的不足,为高温条件下在役装置的显微组织现场检测提供技术支持.     

超声波回波信号数学拟合模型的创建--20#钢珠光体球化组织超声无损区分研究

以球化级别不同的20^#钢试样为研究对象，应用时序理论建立超声波回波信号数学拟合模型，以描述钢的球化状态，为超声回波信号特征的选取，进而正确表征材料的组织性能奠定基础。