第1章 绪论 1
1.1 无损检测技术 1
1.2 金属微损伤与声学无损检测技术 1
1.3 非线性声学检测技术 2
1.3.1 闭合裂纹的非线性声学现象 3
1.3.2 非线性表面波检测技术 4
1.3.3 非线性混频技术 6
1.4 声发射检测技术 7
1.4.1 声发射现象 7
1.4.2 国内外研究现状 8
1.4.3 信号处理方法研究现状 9
1.5 激光超声检测技术 10
1.6 本书主要内容 11
第2章 针对闭合裂纹的非线性声学检测技术 12
2.1 表面相对运动与界面劲度系数之间的关系 12
2.2 接触声学非线性 14
2.3 针对闭合裂纹的非线性声学实验设计 18
2.3.1 实验装置说明 18
2.3.2 系统线性标定 19
2.3.3 激励电信号周期数对实验结果的影响 19
2.3.4 发射与接收换能器频谱特性 21
2.4 粗糙接触界面实验系统设计 22
2.4.1 实验系统设计 22
2.4.2 实验样品设计 23
2.4.3 粗糙表面形态测量 23
2.5 粗糙接触界面的实验结果分析 25
2.5.1 高次谐波现象 25
2.5.2 加载压力变化对实验结果的影响 26
2.5.3 激励信号水平变化对实验结果影响 28
2.5.4 归一化非线性参数与加载压力的关系 31
2.6 本章总结 32
第3章 非线性表面波检测技术 33
3.1 非线性表面波检测原理 33
3.2 检测方案 35
3.2.1 金属材料疲劳拉伸的实验平台 36
3.2.2 非线性表面波检测平台 36
3.3 实施步骤 37
3.3.1 实验装置线性校准 37
3.3.2 信号采集处理 38
3.3.3 实验数据处理 39
3.4 金属样品疲劳实验设计 42
3.5 非线性超声检测数据采集与分析 43
3.5.1 时域信号分析 44
3.5.2 非线性参数的提取与分析 50
3.5.3 指数拟合结果 51
3.6 本章总结 53
第4章 非线性混频方法理论与实验方法 55
4.1 非线性混频现象的理论研究 55
4.1.1 一般情况求解 55
4.1.2 两列横波相互作用情况 59
4.2 非线性混频实验 60
4.2.1 实验样品 61
4.2.2 楔块角度设计 61
4.2.3 接收换能器频谱特性 62
4.2.4 接收到混频信号的时间 62
4.3 实验步骤 63
4.4 实验结果分析 65
4.5 非线性混频方法实现样品内部非线性空间测量 66
4.6 检测步骤及结果分析 67
4.6.1 波速测量实验 67
4.6.2 测量结果 68
4.6.3 楔块角度的计算 70
4.6.4 混叠波接收时间计算 72
4.6.5 非线性混频现象观测 73
4.6.6 样品空间非线性检测 75
4.6.7 测量结果与分析 76
4.7 本章总结 77
第5章 金属拉伸疲劳的声发射技术评价 78
5.1 实验设备及方案 78
5.1.1 金属材料试件制作 79
5.1.2 搭建疲劳试验及声发射检测系统 79
5.1.3 加载方案 79
5.1.4 拉伸实验过程与记录 80
5.2 金属材料拉伸疲劳损伤的声发射特性 81
5.2.1 拉伸实验信号全景图 81
5.2.2 拉伸实验参数特性 81
5.3 特征参数提取 86
5.3.1 小波选择 86
5.3.2 声发射过程中频率变化 86
5.3.3 不同应力比下的声发射特性 92
5.3.4 不同频率下的声发射特性 99
5.4 本章总结 106
第6章 金属腐蚀疲劳损伤的声发射技术评价 107
6.1 声发射监测平台的搭建 107
6.2 实验结果与分析 110
6.2.1 频谱分析 110
6.2.2 小波分析 112
6.3 特征参数分析 129
6.3.1 幅度与拉伸次数的关系 129
6.3.2 持续时间与拉伸次数的关系 131
6.3.3 振铃计数与拉伸次数的关系 133
6.3.4 能量与拉伸次数的关系 135
6.4 本章总结 137
第7章 金属拉伸疲劳与腐蚀疲劳的声发射信号对比 138
7.1 实验设计 138
7.1.1 拉伸疲劳实验 138
7.1.2 腐蚀疲劳实验 139
7.2 数据处理 139
7.2.1 声发射特征参数提取 139
7.2.2 信号消噪 140
7.2.3 频谱分析 141
7.3 结果分析 142
7.3.1 不同条件下的幅度对比 142
7.3.2 不同条件下的持续时间对比 145
7.3.3 不同条件下的上升时间对比 148
7.3.4 不同条件下振铃计数的对比 150
7.3.5 不同条件下的能量对比 154
7.3.6 不同条件下的有效值电压对比 158
7.3.7 不同条件下的平均信号电平对比 161
7.3.8 不同条件下的频谱对比 164
7.4 本章总结 168
第8章 金属表面缺陷检测的激光超声检测技术研究 169
8.1 激光超声检测平台搭建 169
8.2 实验方法 170
8.2.1 反射法 170
8.2.2 透射法 172
8.3 反射法实验结果分析 174
8.3.1 声波传播特性分析 174
8.3.2 表面缺陷处声波信号频域分析 178
8.4 透射法实验结果分析 181
8.4.1 声波传播特性分析 181
8.4.2 表面缺陷处声波信号频域分析 183
8.5 激光超声对表面缺陷角度的识别与定位 185
8.5.1 实验研究 185
8.5.2 实验结果与讨论 187
8.6 本章总结 192
参考文献 193