電磁激勵下金屬板裂紋缺陷的高頻響應(yīng)機制研究.pdf

1、開展高質(zhì)量、新型無損檢測技術(shù)的探索工作對提高金屬構(gòu)件的缺陷檢測效率、保證設(shè)備健康穩(wěn)定運行有很強的實際意義。其中電磁應(yīng)力波檢測技術(shù)因具有無需耦合劑、極端環(huán)境適應(yīng)性強、檢測效率高等優(yōu)勢，受到了廣泛的關(guān)注。然而，在電磁應(yīng)力波檢測技術(shù)中，除線性電磁超聲檢測有較多的研究之外，而有關(guān)電磁聲發(fā)射檢測和非線性電磁超聲檢測的研究卻較少，有些關(guān)鍵問題尚不清楚，從而限制了該技術(shù)的推廣應(yīng)用。本文進行了用于鋁合金裂紋的電磁應(yīng)力波檢測技術(shù)的研究，提出了基于線性電磁

2、超聲、電磁聲發(fā)射、非線性電磁超聲檢測方法對不同尺度裂紋的檢測方案，旨在為該技術(shù)的工程應(yīng)用和推廣奠定理論基礎(chǔ)。本文主要研究工作如下：
　　(1)電磁超聲對宏觀裂紋檢測問題的研究：在電磁超聲原理基礎(chǔ)上，將超聲點源解析與電磁-結(jié)構(gòu)完整換能過程的有限元仿真相聯(lián)立，而后對參數(shù)化電磁超聲換能器體波特征進行分析，進而分析超聲體波對體內(nèi)孔洞缺陷的探測、超聲表面波對表面開口裂紋檢測的能力。研究結(jié)果表明，電磁超聲體波、表面波對于宏觀裂紋的尺寸、位置、

3、數(shù)量等特征均具有很好的檢測效果。
　　(2)對于電磁聲發(fā)射的理論研究：本文從位錯動力學(xué)及自由電子理論兩個方面研究了電磁載荷產(chǎn)生聲發(fā)射效應(yīng)問題，構(gòu)建了電磁加載聲發(fā)射能量釋放理論公式。對電磁聲發(fā)射參數(shù)與電磁載荷之間的關(guān)系進行了研究，利用希爾伯特-黃變換方法處理電磁聲發(fā)射信號特性。研究結(jié)果表明，電磁聲發(fā)射的產(chǎn)生是漂移電子與位錯之間的能量交換并推動位錯運動的結(jié)果。
　　(3)電磁聲發(fā)射與電磁超聲復(fù)合檢測的研究：本文提出了電磁超聲-電

4、磁聲發(fā)射復(fù)合檢測方案，設(shè)計了相應(yīng)的復(fù)合線圈、換能器靜磁場和阻抗匹配，并分析了電磁超聲-電磁聲發(fā)射復(fù)合檢測效率，實現(xiàn)了復(fù)合檢測中兩種檢測方法的優(yōu)勢互補。研究結(jié)果表明，復(fù)合檢測中電磁聲發(fā)射模式可實現(xiàn)長距離聲發(fā)射信號特征的傳輸。
　　(4)非線性電磁超聲檢測方法研究：本文通過將非線性超聲與電磁超聲技術(shù)相結(jié)合，克服傳統(tǒng)超聲對微細(xì)裂紋以及金屬構(gòu)件早期塑性變形檢測困難的問題。分析斜入射超聲波與微細(xì)裂紋非線性效應(yīng)作用情況，利用仿真、實驗對微細(xì)裂