基于VAM的微小裂纹超声检测研究-精密仪器及机械专业论文.docx

中图分类号 TP274 学校代码 10356 UDC 681 密级 公开 硕 士 学 位 论 文 MASTER DISSERTATION 基于 VAM 的微小裂纹超声检测研究 Research on Ultrasonic Testing for Micro-crack based on VAM Method 作 者 喻桑桑 导 师 郑慧峰 副教授 申请学位 工学硕士 培养单位 中国计量学院 学科专业 精密仪器及机械 研究方向 测控技术与智能仪器 二〇一五年三月 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 中国计量学院 或其他教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 中国计量学院 有关保留、使用学位论文的 规定。特授权 中国计量学院 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数 据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借 阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论 文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 致 谢 在毕业论文完成之际，我对整个研究生期间给予我关心和帮助的所有老师、 同学、朋友和家人表示由衷的感谢。感谢大家对我的鼓励和支持，感谢一路上 有你们。 首先，要特别感谢我的导师郑慧峰老师。我的毕业设计倾注了郑老师不少 的心血，在我举步维艰时，郑老师为我提出了宝贵的意见和建议，推动我继续 前进，论文完成时，郑老师也一丝不苟地进行指导。不仅如此，在生活中，郑 老师对学生也关爱有加，给予了我极大的关怀和帮助。诚挚地向郑老师致以我 深深的谢意和永远的祝福。在此，衷心的向郑老师道一声，您辛苦了！祝愿您 身体健康，工作顺利！ 另外，还要感谢实验室的师兄们和师弟师妹们，感谢你们在我需要帮助的 时候伸出援手，祝愿你们学业有成，前程似锦！ 论文撰写过程中，参阅了大量的文献、资料和书籍，汲取了许多科研成果 和知识，在此向这些文献和书籍的作者表示由衷的感谢。 最后我要感谢我的家人，感谢你们多年来对我物质上的支持和精神上的鼓 励，我无以为报，唯有更加努力，来回报你们对我的付出。 再次感谢所有曾经帮助过我的老师、同学、朋友和家人，祝愿你们身体健 康，幸福平安！ 喻桑桑 2015 年 3 月 基于 VAM 的微小裂纹超声检测研究 摘要：近年来，随着工业技术的发展，微观裂纹检测成为了超声无损检测的新方 向。传统超声检测方法由于受到原理限制，对材料早期疲劳损伤所产生的微小裂 纹不敏感。国内外研究者经过多年努力发现，使用非线性超声检测法可以实现对 微小裂纹的检测。因此，针对微小裂纹检测，研究了振动声调制非线性超声检测 法(VAM)的检测机理，并对铝板中的微小裂纹进行了实验研究。 第一章阐述了论文研究的背景和意义，综述了非线性超声检测技术和振动声 调制法的研究现状，并对论文的主要内容进行了概述。 第二章介绍了有限幅度和振动声调制两种非线性超声检测方法，并阐述了振 动声调制的物理机理，同时建立了非线性弹簧模型，从微观角度探讨了微小裂纹 振动声调制检测原理。 第三章通过建立振动声调制有限元模型，分别对有、无裂纹铝板进行仿真分 析，验证了振动声调制对微小裂纹检测的有效性，并对几种主要影响因素进行分 析，结果可作为实验参数设置的参考。 第四章提出了一种基 于经验模 态分解（ EMD）与奇异 值分解（SVD）相 结 合 的 振 动 声 调 制 信号 分 析 方 法 ， 并 利 用该 方 法 提 取 了 淹 没 在噪 声 中 的 特 征信号。 第 五 章 搭 建 了 振 动 声 调 制 检 测 系 统 ， 对 铝 板 中 的 微 小 裂 纹 进 行 振 动 声 调 制 实 验 研 究 ； 通 过对 裂 纹 长 度 的 定 量 表征 研 究 ， 发 现 主 频 幅值 和 边 频 幅 值 并 不 适 于 定 量 表 征裂 纹 长 度 ； 将 振 动 声调 制 与 信 息 论 结 合 ，提 出 以 信 息 熵作为损 伤评价 指标 ，实现了 损伤的 定量 表征。 第六章对论文进行总结，并指出了一些不足之处。 关键词：超声检测；振动声调制；微小裂纹；特征提取；有限元分析 分类号：TP274；UDC 681 Research on Ultrasonic Testing for Micro-crack based on VAM Meth