質量控制(zhì)與監測是(shi)保障工程(cheng)結構(如建(jian)築物、橋梁(liáng)🐪、高速列❄️車(che)、飛行器、大(da)型遊樂設(she)施等)安全(quan)運行的必(bi)要手段。其(qi)中,各種裂(lie)紋類缺陷(xiàn)對結構健(jian)康産生的(de)威脅最✔️大(da),對此類缺(quē)陷🈲的監測(ce)一直是人(ren)們重點關(guan)注的問題(tí)。
振動
-聲調(diào)制技術就(jiù)是一種對(duì)裂紋類缺(quē)陷非常敏(mǐn)感的非線(xian)性聲學檢(jian)測方法。
中(zhong)國科學院(yuan)聲學研究(jiu)所噪聲與(yu)振動重點(dian)實驗室的(de)研究人員(yuán)最近發現(xian),振動
-聲調(diao)制檢測中(zhōng)的低頻幅(fu)度與調制(zhì)強度之間(jiān)并非此前(qian)認爲的正(zheng)向線性相(xiàng)關關系,而(er)是當低頻(pin)幅度達到(dào)一個臨界(jie)值後,調制(zhì)強度不
再(zai)增加。相關(guān)成果發表(biǎo)于國際學(xue)術期刊《結(jie)構健康監(jiān)測》(
Structural Health Monitoring
)2018年第
17卷(juan)第
2期。
裂紋(wen)兩側界面(miàn)一般呈(部(bù)分)接觸狀(zhuang)态,在外部(bu)作用下可(ke)😘發生💋相對(duì)運動。若将(jiāng)振動信号(hào)
f1和超聲信(xin)号
f0同時施(shī)加在所測(cè)結構上,通(tong)過裂紋界(jie)面的超聲(shēng)信号的☀️幅(fu)度或相位(wei)将随振動(dòng)發生變化(hua),即被調制(zhi)産生
f0±nf1成分(fen)(圖
1)。因此,通(tong)過監測調(diào)制的強度(dù)即可對結(jié)構内部質(zhi)量進🚶行評(ping)價,這♻️就是(shi)振動
-聲調(diào)制技術。
在(zài)應用中,激(jī)勵信号幅(fu)度和頻率(lǜ)的選擇是(shì)首先需要(yào)考慮的問(wen)題。已有研(yán)究認爲,低(dī)頻激勵幅(fú)度越大,接(jie)收信号中(zhōng)的調制越(yue)強。
研究人(rén)員以含不(bú)同長度疲(pí)勞裂紋的(de)鋁杆爲實(shi)驗對象,測(cè)📐量不同低(dī)頻激勵幅(fu)度下接收(shōu)信号中的(de)調制強度(dù),同時使用(yòng)動态應變(biàn)儀測量其(qi)裂紋區域(yù)的應變。
實(shí)驗發現,裂(lie)紋區應變(bian)随低頻幅(fu)度增大而(ér)增加,調制(zhì)強度随應(ying)變增大也(ye)會增加,但(dàn)是當應變(biàn)到達一定(ding)值💋之後,調(diào)制強度基(ji)本不再變(bian)化,此時的(de)應變被⛷️定(dìng)義爲臨界(jiè)應變
εC(圖
2)。研(yán)究人員同(tong)時發現,不(bu)同長度裂(liè)紋在各自(zì)臨界應💃變(biàn)下的張🐪開(kai)角度基本(běn)相等,由此(ci)認爲,臨界(jie)應變值即(jí)爲裂紋完(wan)全張開時(shí)的應變值(zhi)。上述現象(xiang)表明,裂紋(wen)的張㊙️開
-閉(bi)合程度是(shi)影響調制(zhi)強度大小(xiao)的直接因(yin)素。
該研究(jiu)可爲振動(dòng)
-聲調制技(jì)術提供低(di)頻幅度選(xuǎn)擇的依據(ju),也爲裂紋(wén)開合模型(xing)提供了新(xin)的支持。下(xià)一步将着(zhe)重于高頻(pin)頻率🎯對調(diao)制強🌐度的(de)影響研究(jiū),完善本技(jì)術的參數(shu)選擇規💁範(fàn)。