铝材塑性损伤的超声非线性特性模拟

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1、分类号：TB55密级：公开UDC：621.3编号：201421401078河北工业大学硕士学位论文铝材塑性损伤的超声非线性特性模拟论文作者：李礼学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：电气工程指导教师：刘素贞职称：教授资助基金项目：河北省自然科学基金(E2016202260)天津市自然科学基金(16JCYBJC19000)ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofElectricalEngineeringSIMULATIONONULTRASONICNONLINEARCHARACTERISTICSOFALUM

2、INUMPLASTICDAMAGEbyLiLiSupervisor:Prof.LiuSuzhenDecember2016ThisworkwassupportedbyHebeiProvinceNaturalScienceFoundationofChina(E2016202260)andTianjinNaturalScienceFoundationofChina(16JCYBJC19000)摘要本文建立了电磁超声非线性的仿真模型，对含有塑性变形缺陷的6061铝合金试件进行仿真分析，研究了非线性和塑性变形之间的关系，并通过实验验证仿真结果。主要研究工作如下：（1）根据Murnaghan模型的应变能

3、函数，推导了Murnaghan模型的参数和塑性损伤的关系；基于三次谐波本构模型，研究了三次谐波幅值和非线性的关系，引入拉压不对称系数用于表征非线性。（2）建立了基于Murnaghan模型的电磁超声非线性仿真模型，通过二次谐波幅值的变化量化了塑性损伤和非线性的关系，根据二次谐波幅值和应变能函数的变化确定塑性损伤的区域与状态。（3）建立了基于三次谐波本构关系的电磁超声非线性仿真模型，通过改变非线性参数的大小，分析了三次谐波幅值的变化；引入了相对不对称非线性系数，定性分析了非线性和三次谐波的关系。（4）采用电磁超声非线性系统对含有不同程度的塑性损伤的铝板进行实验验证。通过对实验数据进行频谱分析，研

4、究铝板的塑性损伤程度和非线性之间的关系。关键字：塑性损伤非线性电磁超声非线性系数二次谐波三次谐波IABSTRACTInthispaper,thesimulationmodelofelectromagneticultrasonicnonlinearissetupandappliedinthe6061aluminumalloyspecimenswithplasticdeformationtostudytherelationshipbetweenthenonlinearandtheplasticdeformation,andthesimulationresultsareverifiedthroug

5、htheexperiment.Themainresearchworkisasfollows:(1)AccordingtothestrainenergyfunctionofMurnaghanmodel,thispaperdeducedtherelationshipbetweentheMurnaghanmodelparametersandtheplasticdamage;Basedonthethirdharmonicconstitutivemodel,studiedtherelationshipofthirdharmonicamplitudeandnonlinearity.Thetensiona

6、ndcompressionasymmetrycoefficientisusedforcharacterizationofnonlinearity.(2)EstablishesthesimulationmodelofelectromagneticultrasonicdetectingnonlinearplasticdamagebasedontheMurnaghanmodel.Quantifiestherelationshipbetweentheplasticdamageandnonlinearitybythechangesofthesecondharmonicamplitude.Accordi

7、ngtothevariationofsecondharmonicamplitudeandthestrainenergyfunction,determinedtheareaandthestateofplasticdamage.(3)Establishessimulationmodelofelectromagneticultrasonicdetectingnonlinearplasticdamagebasedon