金属粘接界面冲击疲劳损伤的非线性超声评价方法

摘要

一种粘接界面冲击疲劳损伤的非线性超声评价方法，属于超声无损检测领域，该方法克服了超声波的声速、衰减、阻抗等参数对材料力学性能退化不敏感的不足，通过非线性系数客观评价冲击损伤程度。测试方法为先测定材料粘接界面的初始非线性系数，然后对粘接结构进行冲击试验，每冲击一定次数测定一次非线性系数，直至粘接结构破坏。将非线性系数正则化，建立正则化非线性系数与相对疲劳寿命的曲线关系。从中可以看出，正则化非线性系数随着相对疲劳寿命的增加而增大。本发明建立了金属粘接结构在冲击作用下的疲劳寿命关系，为今后承受冲击作用的大型工业粘接设施提供了一种行之有效的无损检测方法，对于保障工业设备安全运行，预测设备使用寿命具有重要意义。

主权项

一种粘接界面冲击疲劳损伤的非线性超声评价方法，其特征在于，包含以下步骤：步骤一粘接结构初始相对非线性系数的测定选取一个粘接结构试件，在试件的一侧激发超声波信号，在试件的另一侧接收透过粘接结构的超声波信号；对接收到的超声波信号进行傅里叶变换，得到计算机记录的超声波信号中的基频幅值A₁和倍频幅值A₂；定义相对非线性系数β：β=A₂/A₁²；计算得到初始相对非线性系数，记为β₀；步骤二粘接结构的冲击疲劳加载将粘接结构放置在落锤冲击试验机上，设定冲击高度、冲击质量、冲击次数，再进行冲击。完成冲击后，将粘接结构从实验机中卸下；步骤三粘接结构正则化相对非线性系数的测定在从实验机中卸下的粘接结构的一侧激发超声波信号，在粘接结构的另一侧接收透过粘接结构的超声波信号；对接收到的超声波信号进行傅里叶变换，得到计算机记录的超声波信号中的基频幅值A₁和倍频幅值A₂；根据步骤一中相对非线性系数的定义，计算得到相应的非线性系数β；将该非线性系数β除以步骤一中的初始非线性系数β₀进行正则化，得到正则化相对非线性系数值；步骤四重复步骤二至步骤三的操作，直到粘接结构破坏，记录最终疲劳加载次数；将每次重复步骤二时的疲劳加载次数除以最终疲劳加载次数，得到每次重复步骤二后的相对疲劳寿命；根据每次重复步骤三得到的正则化相对非线性系数和相应的相对疲劳寿命，最终得到一个试件的正则化相对非线性系数与相对疲劳寿命的关系；步骤五试验的重复操作再次选取3至5个粘接结构试件，重复步骤一至步骤四的操作，从而得到多个粘接结构试件的正则化相对非线性系数与相对疲劳寿命的关系；步骤六粘接界面冲击疲劳损伤的非线性超声评价根据正则化相对非线性系数与相对疲劳寿命的关系曲线图，对粘接界面的冲击疲劳损伤进行非线性超声评价。