實驗名稱：基于尾波干涉的含缺陷焊縫損傷發(fā)展監(jiān)測

　　研究方向：

　　焊接技術(shù)作為一種基本的工藝方法，已廣泛應(yīng)用于航空、土木等各個工業(yè)領(lǐng)域［１，２］。然而，受焊接材料、工藝以及結(jié)構(gòu)形式等因素影響，在焊接結(jié)構(gòu)的焊縫處存在著裂紋、未焊透等各種缺陷。其中，未焊透缺陷是一種常見的焊縫缺陷，它能減少焊縫有效承載面積并降低焊接接頭的強度。在長期荷載條件下，缺陷處很容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，出現(xiàn)塑性變形，甚至成為裂紋源，最終導(dǎo)致焊接結(jié)構(gòu)的失效。因此，對焊縫中的未焊透缺陷進行有效及時的檢測以及實時的質(zhì)量監(jiān)測，排除一些潛在的危險源，提前預(yù)防損傷的進一步發(fā)展，對保證焊接結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性具有重要的工程與經(jīng)濟意義。

　　實驗內(nèi)容：

　　為了監(jiān)測焊縫處缺陷損傷的發(fā)展，需要用壓電陶瓷發(fā)射超聲波，并在焊縫另一端進行接收。在焊縫結(jié)構(gòu)循環(huán)加載下，缺陷會發(fā)生變化，進而改變超聲波多重散射波的傳播路徑。本文應(yīng)用超聲波的尾波干涉理論對焊縫損傷進行監(jiān)測，并利用波形伸縮法對尾波的變化做量化評估。根據(jù)平均伸縮系數(shù)指標(biāo)的變化，可以實現(xiàn)對焊縫缺陷在循環(huán)加載下的發(fā)展進行監(jiān)測，焊縫監(jiān)測原理圖如圖所示。ＰＺＴ１壓電陶瓷發(fā)射超聲波，ＰＺＴ２壓電陶瓷進行接收。在被接收前，超聲波會在試件內(nèi)部發(fā)生多重散射，形成干涉波。通過對干涉波中尾波部分的分析，可以得出焊縫處缺陷的損傷狀況。

　　測試系統(tǒng)：

　　實驗設(shè)備包括一臺ＭＴＳ疲勞加載機，一臺配有示波器和任意波形發(fā)射器的集成機箱、高壓功率放大器（ATA-2021H）以及一臺搭載ＬａｂＶＩＥＷ數(shù)據(jù)采集軟件的電腦

　　結(jié)論：

　　本文提出了一種基于壓電傳感器的尾波干涉方法，對不同循環(huán)荷載次數(shù)下由未焊透缺陷引起的微小損傷變化進行監(jiān)測。首先通過循環(huán)加載實驗的結(jié)果可得，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，在相同加載力的作用下，ＭＴＳ軸向位移在逐漸增大，表明試件出現(xiàn)微小的塑性變形并且逐漸變大。然后對尾波干涉實驗得到的時域接收信號進行分析，對比了每個試件不同循環(huán)次數(shù)下的整體波形、直達波波形以及尾波波形，結(jié)果表明相對于直達波，不同循環(huán)次數(shù)下的尾波信號之間具有明顯的走時偏移；接下來，使用波形伸縮法進一步對不同尾波之間的走時偏移進行計算，得到了每個試件不同循環(huán)次數(shù)下的互相關(guān)系數(shù)，以及互相關(guān)系數(shù)最大值所對應(yīng)的伸縮系數(shù)εｍａｘ，即尾波的相對波速變化值。根據(jù)３次重復(fù)實驗結(jié)果，得到了每個試件在不同循環(huán)次數(shù)下的平均伸縮系數(shù)εｍａｘ絕對值的變化趨勢，發(fā)現(xiàn)隨著循環(huán)次數(shù)的增加，平均伸縮系數(shù)εｍａｘ絕對值，即尾波相對波速的變化值逐漸增大，總體上具有一致的變化規(guī)律。根據(jù)循環(huán)次數(shù)與平均伸縮系數(shù)εｍａｘ絕對值的對應(yīng)關(guān)系，可以看出通過對尾波相對波速變化值的計算，可以很好地反映出試件不同時刻下由未焊透缺陷引起的微小變化，實現(xiàn)對試件的損傷程度的量化分析。

　　圖：在不同伸縮系數(shù)下的平均值

　　ATA-2021B功率放大器參數(shù)指標(biāo)：

　　本文實驗素材由西安安泰電子整理發(fā)布，西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源、功率放大器模塊等電子測量儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)，為用戶提供具有競爭力的測試方案，Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機都支持免費試用。如想了解更多實驗方案，請持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)m.sillink.com.cn或撥打029-88865020。

　　

　　本文實驗案例參考自知網(wǎng)論文《基于尾波干涉的含缺陷焊縫損傷發(fā)展監(jiān)測》

 

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