基于振动声调制技术在线检测焊缝疲劳裂纹的实验研究

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1、硕士学位论文基于振动声调制技术在线检测焊缝疲劳裂纹的实验研究EXPRIMENTALRESEARCHONONLINEDETACTIONOFFATIGUECRACKINWELDEDJOINTSBYACOUSTICMODULATIONTECHNOLOGY高敬博哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TG115.28学校代码：10213国际图书分类号：621.791.1.16密级：公开工程硕士学位论文基于振动声调制技术在线检测焊缝疲劳裂纹的实验研究硕士研究生：高敬博导师：刚铁教授申请学位：工程硕士学科：材料工程

2、所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG115.28U.D.C:621.791.1.16DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringEXPRIMENTALRESEARCHONONLINEDETACTIONOFFATIGUECRACKINWELDEDJOINTSBYACOUSTICMODULATIONTECHNOLOGYCandidate：GaoJingboSupervisor：Prof.

3、GangTieAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MatierialsProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMatierialsSci.&Eng.DateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要焊接结构已经广泛应用工业生产中，而焊接结构最主要的失效形式是疲劳断裂，疲劳裂纹一

4、旦扩展到一定尺寸，就会使焊接结构发生脆性断裂，后果严重，所以焊接结构疲劳裂纹的检测非常重要。现有的检测技术虽然精度高，但是耗时长，需要停机检测。因此本文采用振动声调制技术对焊接结构进行在线检测，评价焊缝疲劳损伤程度和裂纹大小。本课题自主搭建了实验平台，准备试样，选用合适的硬件设备进行连接，确保信号能传输和接收，并输送数据到电脑端。编写了LabVIEW程序对接收到的信号进行数字滤波、同步解调及短时傅里叶变换，得到时频图。对实验平台进行了初步测试，根据实验结果，采用同步解调并经STFT后前四次低频谐波幅度数据来

5、计算调制指数，并通过实验确定三点弯曲疲劳试验所选用的参数，研究并检测了试样的固有调制指数，并且得到了固有频率随疲劳次数的变化规律。研究了疲劳损伤过程中调制指数的变化规律，结果表明，调制指数峰值前期增长稳定，但由于后期出现不稳定现象，所以以调制指数峰值作为判断疲劳损伤大小的依据会有较大的误差。随疲劳损伤的积累，平均调制指数在实验过程中具有稳定的增长规律，可以作为评价疲劳损伤的依据。将调制指数和疲劳裂纹长度相关联。探讨了疲劳裂纹长度的检测方法，并通过振动声调制技术对有裂纹试样进行了在线检测，获得多组检测图像。分

6、别采用调制指数峰值和平均调制指数的方式提取数据，做出了散点图，参考拟合优度，最终确定以二次函数拟合调制指数峰值的方式表达调制指数和裂纹长度的关系，给出了一种在线检测疲劳裂纹长度的方法。关键词：非线性超声检测；振动声调制；焊缝疲劳裂纹；在线检测-I-AbstractAbstractWeldingstructurehasbeenwidelyusedinindustrialproduction,andthemainfailuremodeofweldingstructureisfatiguefracture.Onc

7、ethefatiguecrackisextendedtoacertainsize,theweldingstructurewillbebrittlefracture,andtheresultisserious,thereforethedetectionoffatiguecrackofweldingstructureisveryimportant.Thedetectionaccuracyofexistingtechnologyissatisfied,butittakesalongtimeandneedsdown

8、timedetection.Therefore,thevibrationacousticmodulationtechnologyisusedtodetecttheweldstructureandevaluatethefatiguedamagedegreeandthecracksizeoftheweldonlineinthispaper.Inthisproject,anexperimentalplatformwas