机械工程学报

作者：滕达, 刘志勇, 刘立帅, 项延训, 轩福贞

单位：华东理工大学机械与动力工程学院 上海 200237

关键词：超声相控阵,非线性成像,疲劳裂纹,监测；

基金：国家自然科学基金(52175520)、浙江省重点研发计划(2021C03112)、国家重点研发计划(2020YFB1711401)和浙江省“高层次人才特殊支持计划”科技创新领军人才(2022R52053)资助项目。

发展一种用于监测疲劳裂纹扩展的非线性超声相控阵成像方法。通过物理聚焦和虚拟聚焦两种相控阵聚焦模式实现一种等效的入射波幅值调制，以基频能量损耗比来间接分析非线性谐波生成量，在常规相控阵硬件条件下实现闭合疲劳裂纹尖端定位，并进行了二次谐波扫查验证。进一步将该方法应用于疲劳裂纹扩展过程监测，在显微测量的辅助下探究其量化裂纹尺寸、检测早期损伤和监测疲劳寿命的能力。结果显示，与常规线性超声相控阵相比，非线性超声相控阵成像能够更有效地对疲劳裂纹闭合部分进行检测；该方法对早期损伤比较敏感，约从疲劳寿命的16%开始可实现有效检测，并精确量化疲劳裂纹尺寸和监测裂纹扩展情况，使其在服役结构的寿命研究和突发事故预防方面具有较好的发展前景。

来源：2024年第24期

《机械工程学报》期刊编辑部

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