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第1章 绪论1

1.1 无损检测技术1

1.2 金属微损伤与声学无损检测技术1

1.3 非线性声学检测技术2

1.3.1 闭合裂纹的非线性声学现象3

1.3.2 非线性表面波检测技术4

1.3.3 非线性混频技术6

1.4 声发射检测技术7

1.4.1 声发射现象7

1.4.2 国内外研究现状8

1.4.3 信号处理方法研究现状9

1.5 激光超声检测技术10

1.6 本书主要内容11

第2章 针对闭合裂纹的非线性声学检测技术12

2.1 表面相对运动与界面劲度系数之间的关系12

2.2 接触声学非线性14

2.3 针对闭合裂纹的非线性声学实验设计18

2.3.1 实验装置说明18

2.3.2 系统线性标定19

2.3.3 激励电信号周期数对实验结果的影响19

2.3.4 发射与接收换能器频谱特性21

2.4 粗糙接触界面实验系统设计22

2.4.1 实验系统设计22

2.4.2 实验样品设计23

2.4.3 粗糙表面形态测量23

2.5 粗糙接触界面的实验结果分析25

2.5.1 高次谐波现象25

2.5.2 加载压力变化对实验结果的影响26

2.5.3 激励信号水平变化对实验结果影响28

2.5.4 归一化非线性参数与加载压力的关系31

2.6 本章总结32

第3章 非线性表面波检测技术33

3.1 非线性表面波检测原理33

3.2 检测方案35

3.2.1 金属材料疲劳拉伸的实验平台36

3.2.2 非线性表面波检测平台36

3.3 实施步骤37

3.3.1 实验装置线性校准37

3.3.2 信号采集处理38

3.3.3 实验数据处理39

3.4 金属样品疲劳实验设计42

3.5 非线性超声检测数据采集与分析43

3.5.1 时域信号分析44

3.5.2 非线性参数的提取与分析50

3.5.3 指数拟合结果51

3.6 本章总结53

第4章 非线性混频方法理论与实验方法55

4.1 非线性混频现象的理论研究55

4.1.1 一般情况求解55

4.1.2 两列横波相互作用情况59

4.2 非线性混频实验60

4.2.1 实验样品61

4.2.2 楔块角度设计61

4.2.3 接收换能器频谱特性62

4.2.4 接收到混频信号的时间62

4.3 实验步骤63

4.4 实验结果分析65

4.5 非线性混频方法实现样品内部非线性空间测量66

4.6 检测步骤及结果分析67

4.6.1 波速测量实验67

4.6.2 测量结果68

4.6.3 楔块角度的计算70

4.6.4 混叠波接收时间计算72

4.6.5 非线性混频现象观测73

4.6.6 样品空间非线性检测75

4.6.7 测量结果与分析76

4.7 本章总结77

第5章 金属拉伸疲劳的声发射技术评价78

5.1 实验设备及方案78

5.1.1 金属材料试件制作79

5.1.2 搭建疲劳试验及声发射检测系统79

5.1.3 加载方案79

5.1.4 拉伸实验过程与记录80

5.2 金属材料拉伸疲劳损伤的声发射特性81

5.2.1 拉伸实验信号全景图81

5.2.2 拉伸实验参数特性81

5.3 特征参数提取86

5.3.1 小波选择86

5.3.2 声发射过程中频率变化86

5.3.3 不同应力比下的声发射特性92

5.3.4 不同频率下的声发射特性99

5.4 本章总结106

第6章 金属腐蚀疲劳损伤的声发射技术评价107

6.1 声发射监测平台的搭建107

6.2 实验结果与分析110

6.2.1 频谱分析110

6.2.2 小波分析112

6.3 特征参数分析129

6.3.1 幅度与拉伸次数的关系129

6.3.2 持续时间与拉伸次数的关系131

6.3.3 振铃计数与拉伸次数的关系133

6.3.4 能量与拉伸次数的关系135

6.4 本章总结137

第7章 金属拉伸疲劳与腐蚀疲劳的声发射信号对比138

7.1 实验设计138

7.1.1 拉伸疲劳实验138

7.1.2 腐蚀疲劳实验139

7.2 数据处理139

7.2.1 声发射特征参数提取139

7.2.2 信号消噪140

7.2.3 频谱分析141

7.3 结果分析142

7.3.1 不同条件下的幅度对比142

7.3.2 不同条件下的持续时间对比145

7.3.3 不同条件下的上升时间对比148

7.3.4 不同条件下振铃计数的对比150

7.3.5 不同条件下的能量对比154

7.3.6 不同条件下的有效值电压对比158

7.3.7 不同条件下的平均信号电平对比161

7.3.8 不同条件下的频谱对比164

7.4 本章总结168

第8章 金属表面缺陷检测的激光超声检测技术研究169

8.1 激光超声检测平台搭建169

8.2 实验方法170

8.2.1 反射法170

8.2.2 透射法172

8.3 反射法实验结果分析174

8.3.1 声波传播特性分析174

8.3.2 表面缺陷处声波信号频域分析178

8.4 透射法实验结果分析181

8.4.1 声波传播特性分析181

8.4.2 表面缺陷处声波信号频域分析183

8.5 激光超声对表面缺陷角度的识别与定位185

8.5.1 实验研究185

8.5.2 实验结果与讨论187

8.6 本章总结192

参考文献193