基于微观形貌的非完好界面接触状态非线性超声评价方法

摘要

本发明是一种界面接触状态非线性超声检测方法，属于无损检测领域。该方法根据构成接触界面试件的尺寸及材料性能，确定检测信号的频率和周期数。通过对粗糙界面施加不同压力，改变接触状态，对其进行超声透射检测试验。通过对试验检测数据进行非线性最小二乘拟合处理，确定界面微观特性复合参数，计算出表征该粗糙界面特性的一阶和二阶刚度系数，实现不同粗糙界面的接触特性超声表征。本发明采用非线性超声系数表征界面接触特性，相对于线性超声，非线性超声检测具有更高的灵敏度；结合界面微观形貌特征与界面刚度关系，该方法将超声波与接触界面相互作用的宏观特性与接触表面的微观特性联系起来，可实现不同微观特性界面的接触状态评价。

主权项

1.一种基于微观形貌的非完好界面接触状态非线性超声评价方法，其特征在于：检测方法的步骤如下：1)根据构成接触界面试件的尺寸及材料性能，确定检测信号的频率和周期数；2)测量构成接触界面试件的表面粗糙度，并计算出接触界面复合粗糙度值；3)进行激励换能器和接收换能器的对接试验，获得入射波的参考信号；4)利用计算机，控制压力试验机的行程，以对试件施加不同压力，构成不同接触状态的界面，同时记录对应的压力值5)在每一压力状态下，进行超声波检测试验，记录透射信号；6)对接收到的信号进行快速傅里叶变换，得到透射信号的基波和二次谐波幅度值；7)根据入射波的参考信号、透射信号以及透射信号的基波和二次谐波幅度值这些试验检测数据计算对应的透射系数、一阶刚度系数及非线性系数这些界面特性参数；8)对检测数据进行非线性最小二乘拟合处理，确定界面微观特性复合参数，其主要流程包括：a)根据检测试件的材料及表面属性，确定界面微观特性复合参数M的可能取值范围，并选定界面微观特性复合参数M的初始值；b)利用选定的M，对非线性方程求解，得到相对间隙δ_l；其中P(δ_l)为计算得到的相对间隙δ_l下的理论压力值；c)利用得到的相对间隙δ_l，得到理论一阶刚度系数K(δ_l)_theory；d)在不同压力下的检测数据，重复步骤b)-c)；e)根据所有压力下理论一阶刚度系数与试验一阶刚度系数，计算选定M下的累积误差；f)在M整个取值区间，重复步骤b)-e)，累积误差最小的对应M，即为待求的界面微观特性复合参数；9)根据得到的界面微观特性复合参数，计算表征该粗糙界面特性的一阶刚度系数和二阶刚度系数。