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1、脉冲反转技术在金属疲劳损伤非线性超声检测中的应用第29卷第5期2010年10月声学技术YechnicalAcousticsVO1.29N0.50ct..2010脉冲反转技术在金属疲劳损伤非线性超声检测中的应用吴斌,颜丙生,何存富,李佳锐(北京工业大学机械电子工程学院,北京100124)摘要: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
2、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.关键词:超声非线性;脉冲反转技术;无损检测;疲劳中图分类号:TB556文献标志码:A文章编号:1000—3630(2010).050489.05DOI编码:10.396
3、9~.issnl000—3630.2010.05.008Appliedresearchonpulse—inversiontechniqueinacousticnonlinearparametermeasurementoffatiguedmetalsWUBin,YANBing—sheng,HECun-fu,LIJia-rui(CotlegeofMechanicalEngineering,BeijingUniversityofTechnology,Beijing100124,China)Abstract:Materialdegradati
4、onisusuallyprecededbysomekindofnonlinearmechanicalbehavior.Whenasinglesi—nusoidalultrasonicwaveislaunchedtoanonlinearmedium,thewavewillbedistortedasitpropagates.SOhigherharmonicswillbegenerated.ThepaperstudiesthemeasurementmethodofnonlinearparametersandsiKnalprocessinga
5、lgorithmswithpulse—inversiontechnique,anddevelopsarobustexperimentalsystem.Thereislinearrela—tionshipbetweenamplitudesofthesecond—harmonicwavesandthesquaredfundamentalwavesasafunctionofin.creasinginputvoltageamplitude,theexperimentalsystemisreliable.Usingthismethod,ultr
6、asonicnonlinearparame—tersofagroupofLY12aluminumsamplesfatiguedaremeasured.TheexperimentalresultsshowthattheacousticnonlinearparametercancharacterizethefatiguedegreeofLY12aluminum.thepulse—inversiontechniqueiSverye币.cientinextractingthesecond.harmonicamplitudebycancelin
7、gouttheoddharmonicswhicharemainlyduetothein.strumentation.Thistechniquecanprovideapractica1Wayinthenondestructivechafacterizati0nofmaterialandstructuredegradationinearlyfatiguelife.Keywords:nonlinearultrasonic;pulseinversiontechnique;nondestructivetesting;fatigue1引言在外载荷
8、的作用下,金属零部件的疲劳寿命一般可分为三个阶段:早期的力学性能退化(位错群的大量产生以及驻留滑移带和微裂纹的形成),损伤的起始与积累(微裂纹的成核长大和宏观裂纹的产生)收稿日期:200910—13;修回日期:20091
