一种基于非线性Lamb波零频分量的损伤定位成像方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114441637A(43)申请公布日2022.05.06(21)申请号202210099450.5(22)申请日2022.01.27(71)申请人重庆工业职业技术学院地址401120重庆市渝北区桃源大道1000号(72)发明人孙晓强(74)专利代理机构重庆纵义天泽知识产权代理事务所(普通合伙)50272专利代理师曾娟(51)Int.Cl.G01N29/04(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称一种基于非线性Lamb波零频分量的损伤定位成像方法及系统(57)摘要本发明属于板波早期损伤无损检测领域，具体涉及一种基于非线性Lamb波零频分量的损伤定位成像方法及系统，具体方法包括：步骤一：准备待检测的模型；步骤二：在模型的信号激励点发射基波，信号接收点接收到模型损伤位置的零频信号，获取模型损伤位置的边界点；步骤三：在模型上多处进行信号激发和信号接收，获得边界点阵；步骤四：根据边界点阵，进行模型损伤位置定位成像。利用零频对材料早期局部损伤的高反射特性，确定材料损伤的边界，从而对材料损伤位置进行定位成像，该定位方法简单高效，使得检测局部早期损伤可以像利用线性基波检测材料宏观损伤(如局部1cm的裂纹)那样简单，克服了混合波和二次谐波技术的相关瓶颈。CN114441637ACN114441637A权利要求书1/1页1.一种基于非线性Lamb波零频分量的损伤定位成像方法，具体包括以下步骤：步骤一：准备待检测的模型，在模型上设置信号激励点和信号接收点，信号激励点和信号接收点相同；步骤二：在模型的信号激励点发射基波，信号接收点接收到模型损伤位置的零频信号，获取模型损伤位置的边界点，边界点包括第一边界点和第二边界点；步骤三：在模型上多处进行信号激发和信号接收，获得边界点阵；步骤四：根据边界点阵，进行模型损伤位置定位成像。2.根据权利要求1所述的一种基于非线性Lamb波零频分量的损伤定位成像方法，其特征在于：所述步骤二中根据信号激励点处和模型损伤位置边界间的边界距离，获得边界点；所述边界距离包括第一(左)边界距离Ll和第二(右)边界距离Lr。3.根据权利要求2所述的一种基于非线性Lamb波零频分量的损伤定位成像方法，其特征在于：所述第一边界距离Ll具体为：其中v为基波相速度，v0为零频相速度，ta为信号接收点(同时也是信号激励点)接收到的零频信号到达时间。4.根据权利要求2所述的一种基于非线性Lamb波零频分量的损伤定位成像方法，其特征在于：所述第二边界距离Lr具体为：tl为信号接收点(同时也是信号激励点)接收到的零频信号离开即结束时间，Δt是局部损伤区域产生的零频信号的宽度。5.根据权利要求2所述的一种基于非线性Lamb波零频分量的损伤定位成像方法，其特征在于：所述模型损伤位置的宽度为区域宽度l，区域宽度l具体为l＝Lr‑Ll。6.一种基于非线性Lamb波零频分量的损伤定位成像系统，其特征在于，包括基波与待检测的模型；所述基波为超声波，基波在模型的早期损伤处能产生零频信号；所述模型上设有信号激励点和信号接收点，信号激励点和信号接收点相同。2CN114441637A说明书1/6页一种基于非线性Lamb波零频分量的损伤定位成像方法及系统技术领域[0001]本发明属于板波早期损伤检测领域，具体涉及一种基于非线性Lamb波零频分量的损伤定位成像方法及系统。背景技术[0002]板壳结构性能优异，被各行各业广泛采用。这些板壳类结构材料在使用过程中，或多或少会受到应力、高温、高压和腐蚀等的作用，非常容易产生疲劳、塑性、腐蚀和蠕变等损伤，使得板材性能逐渐退化，造成爆炸、断裂和危险物质泄露等安全事故，威胁设备运行和人员生命财产安全，造成重大社会和经济损失。因此，研究强有力的无损监测技术，对这些板壳结构定期进行可靠性检测评价和维护，是我国国民经济生产及生活中一个非常重大的研究课题。[0003]经过多年的研究和发展，目前已经存在多种，相对较为成熟的无损检测和评价技术。如液体渗透、磁粉、涡流、X射线和线性超声波等技术。然而，这些传统技术，只能检测材料中的宏观缺陷损伤(一般为毫米级)，比如宏观裂纹、夹杂、脱层和气孔等；而针对微纳尺度早期损伤，如材料位错和滑移等早期损伤，并不敏感。已有的研究表明，一般情况下，在材料产生宏观损伤之前，材料早期损伤占据了材料使用寿命的绝大部分。尤其是，当材料发生疲劳损伤时，材料整个疲劳寿命的80～90％都是由材料早期损伤性能退化占据。故研究发展和优化针对材料早期损伤的无损检测方法，对保障生产生活安全，意义重大。[0004]近年来大量研究发现，非线性超声波检测技术，对材料微观结构的改变，如位错密度和微裂纹密度等的变化，十分敏感，能够有效地检测和评价材料的早期