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《河北工业大学》 2011年
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涡流激励声发射在金属板裂纹检测中的应用研究

金亮  
【摘要】:本文对涡流激励声发射技术进行了详细的研究,建立了缺陷的有限元分析与电磁声发射信号之间的内在关联,为电磁声发射技术对缺陷的定性和定量判定做出了有益探索,推动了电磁声发射检测技术面向工程的应用研究。主要研究内容如下: (1)在分析电磁声发射技术原理的基础上,建立了电磁声发射技术的有限元分析模型,分析了电磁声发射技术的电流、电磁力和形变分布,论证了涡流激励声发射的可行性,并引入断裂力学对缺陷处形变的性质进行了定性分析。 (2)基于涡流激励的有限元分析结果,确定了涡流激励声发射的电源性能指标。在研究各种拓扑电路优缺点的基础上,选择简单可靠、易扩容、输出频率易调整的双正激逆变器搭建激励电源,建立了涡流激励声发射的实验平台,采集到了来自缺陷的电磁声发射信号,实现了对裂纹的定位。 (3)对电磁声发射信号进行频谱分析,研究了不同加载条件下来自不同试件的信号,揭示了不同试件的信号特征,得到了缺陷的声发射信号以及噪声的基本特性,并给出了缺陷有无的判定依据。针对单脉冲电磁激励具有宽频率响应的特性,使用小波方法分析了信号的高低频能量特性,进一步分析了缺陷的信号特征。 (4)结合美国物理声学公司(PAC)的实验数据、Kaiser效应和声发射理论,将有限元方法计算的金属板缺陷形变和电磁声发射信号进行了归一化处理,建立了缺陷的有限元分析和电磁声发射信号之间的内在联系,验证了本文有限元分析模型的正确性。
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