非线性超声导波时间反转检测管道微裂纹聚集区域的方法技术

本发明专利技术提供了非线性超声导波时间反转检测管道微裂纹聚集区域的方法，属于超声无损检测领域。其步骤为：在管道外侧表面环向等间隔激励出超声导波，在管道外侧表面另一位置处环向等间隔接收超声导波信号，将得到的信号滤波并只留下三次谐波，之后进行时间反转，建立与待测结构体相同的有限差分模型，将反转的信号输入模型并进行时域有限差分计算，即可通过检查波动过程而获知微裂纹聚集区域的具体信息如位置、尺寸和方向。本发明专利技术可以在微裂纹滋生的早期阶段即获取相关信息，相比于现有的线性检测方法，该技术具有更强的灵敏度和更高的分辨率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种检测管道微裂纹聚集区域的方法，更具体地说是。
技术介绍
材料的疲劳损伤是工业上结构失效的主要原因之一。在经历长期循环载荷的作用后，材料内部的应力集中区域会出现微裂纹。微裂纹的密度逐渐增大则可能形成宏观裂纹，最终导致部件失效。为了保障结构的安全性，有必要发展一种无损检测技术，在微裂纹形成的早期阶段即能够检测到其存在。现有的线性超声检测方法基于局部材料性质如模量的变化和声波在界面处的反射等。但微裂纹的尺寸一般远小于线性检测超声的波长，且由微裂纹引起的局部材料性质变化非常小。为了解决该难题，可以采用非线性超声技术来进行检 测。Muller 和 Sutin 等人(J. Acoust. Soc. Am.，118，3946-3952，2005)发现，疲劳引起的微裂纹会在局部导致应力-应变关系具有滞回特性，即在应变上升和下降的过程中，应力沿不同的曲线变化。这种滞回特性会引起线性超声波波形的畸变，产生奇次谐波的分量(如 3 次、5 次等)。Deng 和 Pei (Appl. Phys. Lett.，90，121902，2007)在板结构中利用这种非线性对疲劳损伤进行了检测研究本文档来自技高网...

【技术保护点】
非线性超声导波时间反转检测管道微裂纹聚集区域的方法，包括以下步骤：（1）沿管道外侧表面环向等间隔排列布置超声换能器，利用环向等间隔分布的超声换能器阵列激励超声导波，每只超声换能器施加相同的窄带超声激励，在管道外侧表面激发出超声导波，导波激励频率控制在纵振导波模式L(0,4)的截止频率以下；（2）在管的外侧表面环向等间隔设置接收点，相邻两个接收点的距离小于超声波环向波长的1/30，使用激光测振仪在管道外侧表面进行等间隔扫描，每个接收点即激光光斑直径小于2mm，记录每个扫描点上的导波信号，进行导波信号采集，采集过程选择一个轴向位置进行扫描；（3）将采集得到的导波信号进行处理，利用带通滤波器对其进行...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭霞生，章东，马飞，
申请(专利权)人：南京大学，南通南京大学材料工程技术研究院，中航虹波风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：