一种板状金属构件/材料剩余寿命的无损检测和评价方法

摘要

本发明涉及一种板状金属构件/材料剩余寿命的无损检测和评价方法，其包括通过对板状金属试样进行非线性超声Lamb波的测量，获取金属构件/材料剩余寿命时间分数与超声Lamb波二次谐波归一化值之间的关系曲线；对待测板状金属构件/材料进行非线性超声Lamb波信号的测量，通过关系曲线获取与测量得到的非线性超声Lamb波归一化值对应的剩余寿命分数；根据剩余寿命分数和待测板状金属构件/材料的加载时间预测该待测金属构件/材料的剩余寿命。本发明能对在役板状金属构件/材料部件的蠕变损伤进行检测和评价，快速、有效预测在役部件的剩余寿命，为板状金属构件/材料的安全服役提供可靠的依据。

主权项

一种板状金属构件/材料剩余寿命的无损检测和评价方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤S1，选择与待测板状金属构件/材料材质相同的原材料试样作为未损伤试样，利用加速蠕变实验制作N个蠕变损伤程度不同的试样；步骤S2，对所述未损伤试样进行超声Lamb波二次谐波的测量，包括：步骤S21，根据所述待测板状金属构件/材料的厚度、密度、杨氏模量、声速获得所述待测板状金属构件/材料的板中Lamb波频散曲线；步骤S22，根据所述板中Lamb波频散曲线，基于基频Lamb波的相速度和二倍频Lamb波的相速度相等的原则，选择相应的基频Lamb波模式作为检测激发模式，并由该检测激发模式确定对应的激发频率以及激发相速度；步骤S23，将所述未损伤试样的上表面分别与基频超声换能器以及二次谐波超声换能器相耦合，并根据所述激发频率和激发相速度确定所述基频超声换能器以及二次谐波超声换能器的频率；步骤S24，由基频信号发生系统产生一个基频信号，并采用该基频信号激励所述基频超声换能器在所述未损伤试样中产生基频Lamb波声振动波，以通过使该基频Lamb波声振动波在所述未损伤试样中传播而在其内部产生超声Lamb波二次谐波，然后通过所述二次谐波超声换能器接收并将在所述未损伤试样中传播的所述基频Lamb波声振动波和超声Lamb波二次谐波转换成电压信号以在数字示波器上显示，并通过快速傅立叶变换获得基频Lamb波的幅值A₁以及Lamb波二次谐波的幅值A₂；步骤S25，计算所述未损伤试样中的等效非线性参量步骤S3，重复执行所述步骤S2，对所述N个蠕变损伤程度不同的试样进行超声Lamb波二次谐波的测量，以得到N个相应的基频Lamb波的幅值A₁以及Lamb波二次谐波的幅值A₂；计算N个试样中的等效非线性参量β₁～β_N；计算β_i/β₀，其中i＝1～N，得到超声Lamb波二次谐波归一化值；根据N个试样的所述加速蠕变实验采用的加载时间与相应的β_i/β₀值得到金属构件/材料剩余寿命时间分数与超声Lamb波二次谐波归一化值之间的关系曲线；步骤S4，重复执行所述步骤S2，对所述待测板状金属构件/材料进行超声Lamb波二次谐波的测量，以得到所述待测板状金属构件/材料的基频Lamb波的幅值A₁以及Lamb波二次谐波的幅值A₂；计算所述待测板状金属构件/材料的等效非线性参量β_d并进行归一化处理，得到归一化值β_d/β₀；步骤S5，在所述金属构件/材料剩余寿命时间分数与超声Lamb波二次谐波归一化值之间的关系曲线上获取所述归一化值β_d/β₀所对应的剩余寿命分数；最后根据所述剩余寿命分数和所述待测板状金属构件/材料的加载时间，预测该待测板状金属构件/材料的剩余寿命时间。