铝合金焊接接头疲劳损伤非线性超声检测的研究

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1、中图分类号：TG306学校代码10213国外图书分类：621.791.16密级：公开工程硕士学位论文铝合金焊接接头疲劳损伤的非线性超声检测研究硕士研究生：赵立彬导师：刚铁教授申请学位：工程硕士学科、专业：材料工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2012年7月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG306U.D.C.:621.791.16，DissertationfortheMastersDegreeinEngineeringNONLINEARULTRASONICTESTINGFORFATIGUEDAMAGEOFALUM

2、INUMALLOYWELDINGJOINTCandidate：ZhaoLibinSupervisor：Prof.GangTieAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MaterialsEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsSci.&EngDateofDefence：July,2012Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要6061铝合

3、金因其优异的综合性能在各领域应用广泛，焊接技术是其在应用过程中不可替代的热加工技术，而铝合金结构的失效大多数是由疲劳引起的，并且疲劳往往起始于接头部位。因此，实现对铝合金及其焊接接头疲劳损伤的评价与早期预测具有重大的理论意义与实用价值。目前，对疲劳损伤评价的方法有限，并且评价结果与实际相差较大。在无损检测领域，非线性超声检测技术对疲劳损伤的评价渐渐表现出比较明显的优势。本文运用非线性超声无损检测方法对铝合金母材及焊接接头的疲劳损伤过程进行检测，发现非线性参数与疲劳损伤过程存在一定的关系，可以通过非线性参数来表征疲劳损伤程度。具体内容包括：通过设备性

4、能测试与换能器选择，实现了对疲劳损伤的非线性超声检测，对非线性信号进行处理，获得了表征损伤的特征值—非线性参数。采用三种不同角度的透射检测方式，获得非线性参数与疲劳损伤过程的关系曲线，比较三种结果的异同并给出了合理解释。同时发现，超声透射方向与载荷方向成一定角度时，能够检测出疲劳产生的闭合裂纹，角度呈直角时，检测结果最佳。选择最佳的检测角度对焊接接头疲劳试样进行非线性超声检测，分析产生非线性效应的因素及其影响程度，获得了非线性参数与疲劳损伤过程的关系曲线，该曲线中的最大值可以作为一个参照值，用来评价结构疲劳到一定的损伤程度。在信号处理方面，将脉冲反

5、转技术与HHT变换分别用于非线性超声检测中去，脉冲反转法处理信号后的非线性效果更加明显，更有利于评价疲劳损伤过程。HHT变换提高了信号的时域分辨力，能够获得信号的局部特征；通过二次谐波瞬时幅值的变化，获得了瞬时幅值与疲劳损伤过程的关系曲线，该曲线反映了裂纹萌生前后瞬时幅值变化明显，可以初步判断裂纹的萌生时段。关键词：非线性超声；疲劳损伤；焊接接头；6061铝合金-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文Abstract6061aluminumalloyiswidelyusedinvariousfieldsbecauseofitsexcellentcomp

6、rehensiveperformance,andweldingtechnologyisirreplaceableinprocessingofaluminumalloy.Usually,structurefailureofaluminumalloyiscausedbyfatiguewhichoftenbeginswithweldingjoints.So,itisgreatsignificantthattoevaluatefatiguedamageofaluminumalloyandweldingjoint.Forthemoment,theassess

7、mentmethodoffatiguedamageislimited.Errorsbetweentheresultsandthepracticalarelarge.However,innondestructivetestingfield,nonlinearultrasonictestingtechnologyshowtheobviousadvantageonevaluationoffatiguedamage.Thispapertakesthenonlinearultrasonicmethodtoevaluatefatiguedamageandfin

8、dsthatthenonlinearparameterhasacertainrelationshipwithfatigue