EMAT激发超声兰姆波的模式展开分析

0前言因超声兰姆波的多模和频散特性,使其在激励、接收和模式识别等方面存在较大的复杂性[1]。本文提出一种研究电磁超声换能器(EMAT)激发超声兰姆波的模式展开分析方法。从EMAT曲折线圈的电流分布出发,推导出铝板表面洛伦兹切向应力的形式解;对其进行空间傅立叶变换,得到激发超声兰姆波的表面应力之波数谱密度。在此基础上采用导波的模式展开分析方法,推导出与曲折线圈的     

兰姆波频散曲线的绘制与试验验证

基于频散曲线实质上是频散方程实数解分布图的特点,提出了频散曲线的简易绘制方法,并采用2．5MHz可变角探头在厚度为1．29mm的铝板上进行了试验验证,通过比较群速度、相速度和激发角的理论计算和试验结果,以及进行误差分析可知,此法具有良好的实用性。     

电磁超声兰姆波换能器多目标优化设计

针对电磁超声兰姆波换能器激发的兰姆波存在多模式、频散现象和信号较弱的问题,结合铝合金板材检测背景,提出一种基于＂双交点法＂、＂零斜率准则＂和正交试验设计相结合的电磁超声兰姆波换能器多目标优化设计方法。其中,＂双交点法＂可有效削弱兰姆波多模式现象的影响,＂零斜率准则＂能够有效降低兰姆波的频散现象,而正交试验设计方法可有效提高电磁超声兰姆波信号的幅值。依据所提优化设计方法,对一个在铝板检测中常用的电磁超声兰姆波换能器的9个主要参数进行了多目标优化设计。实验表明,优化后,兰姆波信号中的多模式、频散现象得到显著抑制,而且信号幅值得到明显提升,有效改善了电磁超声兰姆波换能器的工程实用性。     

8 mm厚钛板的超声板波探伤方法研究

运用英国声纳公司生产的SONTEST MASTERSCAN340数字型探伤仪和2.5 MHz的0°～80°可变角探头,对自行设计制作的8 mm厚TA1材质的人工伤试板(通孔型试板、平底槽型试板)和自然伤试板(自然分层型试板)进行了板波探伤的实验研究.研究结果表明,对8 mm厚钛板采用板波法探伤是可行的,也是可靠的,且具有探伤工作量小,探伤效率高的优点,值得推广.该方法已在8 mm厚ASME SB265 Gr17钛板(约10t)的探伤检验中得到了应用,并得到了用户的认可.同时该试验的成功也表明目前使用的超声波探伤教材中的"小于6 mm厚的金属板材可采用板波法探伤"的提法值得商榷.     

兰姆波频散方程的理论求解及实验研究

为了得到板内各声波模态的理论传播速度,利用牛顿切线法求解Lamb频散方程。求解相速度时,保持了频率和板厚在计算中的独立性;求解群速度时利用隐函数求偏导的方法。克服了编程求解中频率厚度不能分离的困难。随后在钢板上进行了实验验证。声速采用声发射定位技术进行测量,并把实验数据进行拟合。研究发现薄板上的实验数据和理论值吻合,厚板上的扩展波理论群速度比实验群速度高400 m/s。     

车轮电磁超声探伤技术的研究

我国铁路相关部门对车轮的检测主要采取定期检修的方式，即在规定的时间里集中大量的人力，对车轮有计划地进行检修，这样就需要很大的人力和物力。为了改善这种情况，我们研制了车轮动态自动探伤系统，本文主要介绍电磁超声表面波的激发和接收机制，利用电磁超声表面波对车轮探伤的原理，并分析了一些重要的探伤参数和缺陷波的处理方法。     

应用兰姆波测定材料弹性参数的反演方法

提出基于兰姆波基础阶对称模式的反演方法来估计材料的弹性常数。兰姆波在存在复杂边界的结构中传播时,时域上边界回波相互混叠,各波包成分难以识别。根据兰姆波的频散特性,选取群速度最快对称模式的低频,用于反演计算。利用相位展开法获取基础阶对称模式的相速度实验值;建立以相速度实验值、弹性常数估计值、频率为变量的误差函数,当误差函数最小时,相速度实验值与基于弹性常数估计值的频散曲线吻合度最好。结合薄铝板、发电机大功率电机的线棒绝缘层、转向架的弹性常数反演过程,并进行误差分析,验证基础阶对称模式反演方法的可行性、通用性。     

固-液-固3层结构板中超声兰姆波的频散特性

文章采用传统矩阵方法研究固－液－固3层结构板中兰姆波的传播,数值计算结果证明了用该方法分析层状材料中的兰姆波的有效性与实用性,文章计算出的多种频散曲线对超声兰姆波的应用是有益的。     

中厚钢板超声波探伤不合格原因分析

针对中厚钢板超声波探伤出现的两类典型缺陷,通过低倍检验和金相检验等手段,并结合实际探伤过程中缺陷的分布位置对探伤不合格的原因进行了分析。结果表明:点状密集型缺陷主要与连铸坯的中心偏析有关,侧边条型缺陷则主要来源于连铸坯的三角区裂纹或靠近三角区的中心裂纹,钢板体部的条型缺陷则是由连铸坯的中间裂纹造成的。     

基于核磁共振和超声波探伤技术的混凝土耐久性分析

针对核磁共振试验过程中试件尺寸受限问题,采用超声波探伤技术对混凝土内部孔隙率的变化进行表征.采用冻融循环试验加速混凝土的退化,结合超声波探伤技术测得的超声波波速和核磁共振技术测得的T2谱对试件内部孔隙率的变化进行表征.研究结果表明:混凝土在冻融循环退化过程中,T2谱中有三个波峰,其中表示试件内部微细小裂缝的主峰面积占总...     

Modeling for Flaw Sizing Potential with Guided Waves

Guided waves have demonstrated their value in flaw detection in a variety of different and unusual circumstances, including inspection over long distances with just 1 or 2 probes and inspection under coatings, fluids, and insulation. Via mode control and phase velocity and frequency tuning, defect detection sensitivity can be superb. The problem of going beyond detection to defect classification and sizing, however, is extremely difficult. By way of boundary element modeling, some new approaches to classification and sizing are introduced. A theoretical presentation illustrates some trends and features that might be useful in sizing analysis. Parametric studies and analysis showing amplitude versus frequency profiles for various mode input and mode conversion output via through transmission are presented. A few basic flaw shapes of different size are studied in an attempt to shed some light onto the difficult classification and sizing process.     

热处理对Ti6242S钛合金组织性能及探伤的影响

采用固溶时效及退火两种工艺对Ti6242S钛合金大棒材进行热处理,研究了不同热处理坯料尺寸对显微组织、力学性能以及探伤杂波水平的影响。结果表明:固溶时效态Ti6242S钛合金大棒材越靠近心部初生α含量越高,而退火态显微组织中等轴初生α相含量较固溶时效态更高;普通退火处理后蠕变性能较差,固溶时效态综合性能最好;固溶时效处理后大棒材水浸探伤底波的均匀性略有提高,而普通退火无此效果。     

变壁厚薄壁筒形件旋压工艺设计和试验研究

选用合适的旋压设备,设计合理的工艺装备和旋压毛坯,通过实践加工验证,完善了变壁厚薄壁筒形件的旋压工艺参数(道次压下量、进给比、旋压方式等),得出了既能保证产品力学性能,又能保证产品质量和精度的旋压加工工艺方案。     

磁粉探伤机磁化时间校准方法研究

磁粉探伤机是重要的无损检测设备,但对磁化时间的校准缺乏标准指导。本文通过计量工作中的实践研究,分别提出交直流磁化时间的校准方法,并对校准方法进行试验验证,对试验结果进行测量不确定度分析,证明校准方法的可行性。最后对校准过程中可能出现的问题及如何解决作了说明,供计量人员参考。     

变厚度曲面复合工件超声波形自动跟踪研究

分析了变厚度曲面复合工件的超声检测和波形自动跟踪原理,利用改进型的BP神经网络来获取曲面采样点位置信息与灵敏度之间的映射关系,生成各采样点的灵敏度模板,实现了灵敏度的补偿与实时控制和超声波底波信号的自动跟踪。仿真结果和实验证明,该方法有效解决了复合材料A波信号的“多峰”现象给检测带来的困难,实现对变厚度曲面复合工件的波形自动跟踪,对提高类似大衰减率的材料的曲面复杂工件的超声检测效率与精度具有普遍意义。     

低频多模式超声兰姆波超薄弹性层定征方法

提出了用低频多模式超声兰姆波定征方法来估计超薄弹性层的纵波声速、横波声速、厚度和密度等参数。这里“超薄”是指材料厚度ｈ远小于材料中的声波波长λ,由此导致地时域上材料前后界面的各次回波信号相互混选。中采用水浸耦合方式,结合空间波场设计和泄漏兰姆波频域分析方法获取了材料零阶对称与反对称模式兰姆波色散曲线,并以色散特性为基础的零阶对称模式兰姆波定征方法、简化方法、零阶反对称模式兰姆波定征方法和最小二乘     

脉冲波声场的数值计算与测试研究

针对超声检测中影响缺陷定量准确性的声场问题进行了深入讨论,研究了脉冲波声场的计算方法,设计了相应的计算软件并绘制出实用换能器声轴线上的声压分布曲线,分析了不同材料和厚度的采样回波对频谱的影响,比较了连续波声场和脉冲波声场的分布特性及异同点。对脉冲波声场的测试结果表明,数值计算和实测结果有较好的一致性。本研究结果为提高超声检测中缺陷定量的准确性和科学性提供了依据。     

A Statistical Framework for Improved Automatic Flaw Detection in Nondestructive Evaluation Images

Nondestructive evaluation (NDE) techniques are widely used to detect flaws in critical components of systems like aircraft engines, nuclear power plants, and oil pipelines to prevent catastrophic events. Many modern NDE systems generate image data. In some applications, an experienced inspector performs the tedious task of visually examining every image to provide accurate conclusions about the existence of flaws. This approach is labor-intensive and can cause misses due to operator ennui. Automated evaluation methods seek to eliminate human-factors variability and improve throughput. Simple methods based on peak amplitude in an image are sometimes employed and a trained-operator-controlled refinement that uses a dynamic threshold based on signal-to-noise ratio (SNR) has also been implemented. We develop an automated and optimized detection procedure that mimics these operations. The primary goal of our methodology is to reduce the number of images requiring expert visual evaluation by filtering out images that are overwhelmingly definitive on the existence or absence of a flaw. We use an appropriate model for the observed values of the SNR-detection criterion to estimate the probability of detection. Our methodology outperforms current methods in terms of its ability to detect flaws. Supplementary materials for this article are available online.