Page 55 - 无损检测2021年第十二期
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“奥林巴斯杯2021超声检测技术优秀论文评选”活动获奖论文



            DOI : 10.11973 / ws j c202112004

                  表面裂纹深度和取向的临界折射纵波检测





                                                  孟亦圆, 林 莉, 罗忠兵

                                       ( 大连理工大学 无损检测研究所, 大连 116024 )

                                                                                                 ) 的检测
                     摘 要: 针对表面裂纹深度和取向的无损表征难题, 提出一种基于临界折射纵波( L CR

                 方法。以碳钢试块表面垂直裂纹( 深度为1~8mm )、 倾斜裂纹( 长度为10mm , 倾角为15°~90° )
                                                               波信号的影响规律, 通过信号幅值和 B 扫描成
                 为检测对象进行试验, 分析了裂纹深度、 取向对L CR
                                               波在传播过程中会受到表面裂纹的遮挡作用, 并在裂纹尖端产生
                 像表征裂纹。试验结果表明, L CR
                                                              波幅值下降且到达时刻延后, 对裂纹取向不敏
                 衍射。随裂纹深度增加, 遮挡作用增强, 透射 L CR
                                    波及对应尖端衍射波的位置、 方向与裂纹的深度、 取向具有良好的一致性。
                 感; B扫描图像中L CR
                 该检测方法为表面裂纹的有效表征提供了新思路。

                     关键词: 表面裂纹; 临界折射纵波; 裂纹深度; 裂纹取向

                   中图分类号: TG115.28 ; TH142 ; TH114   文献标志码: A   文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 12-0017-04


                          Nondestructivetestin g onde p thandorientationofsurfacecrackwith

                                          criticall y refractedlon g itudinalwave


                                             MENGYi y uan , LINLi , LUOZhon g bin g

                             ( NDT & ELaborator y , DalianUniversit y ofTechnolo gy , Dalian116024 , China )

                    Abstract : Aimin g atthecharacterizationofthede p thandorientationofasurfacecrack , anondestructivetestin g

                                                        )
                 methodusin gcriticall yrefractedlon g itudinal ( L CR wavewasp ro p osed.Thecarbonsteeltestblockcontainin g

                verticalcracks ( 1~8mmde p th ) andobli q uecracks ( 10mmlen g th , 15°~90°inclinationan g le ) weretested.The

                effectsofde p thandorientationwereanal y zed.Theam p litudeof L CR waveandtheB-scanima g in gwereusedto


                determinethede p thandorientation.ResultsshowedthatL CR wavewasblockedanddiffractedwavefromthecrack



                ti p swasalsoobserved.Asthecrackde p thincreased , theblockin geffectofL CR wavesincreased , leadin gtoa

                decreaseintheam p litudeoftransmittedL CR waves.However , itwasnotsensitivetothecrackorientation.Atthe


                sametime , thearrivaltimeofL CR wavewasdela y ed.B-scanima g eswerereconstructedb ythechan g eofthe


                diffractedwavewithbothcrackde p thandorientation , whichp rovidedanewideaforthe q ualitativeassessmentof

                surfacecracks.

                    Ke ywords : surfacecrack ; criticall y refractedlon g itudinalwave ; crackde p th ; crackorientation
              构件表面的载荷条件往往非常复杂, 是常见的                            评估提供有效保障, 避免灾难性事故的发生。因此,
            裂纹形核区, 若能及时发现表面裂纹, 并准确辨别其                          发展针对表面裂纹的无损检测技术十分迫切。
            尺寸和取向信息, 可为结构承载性能和服役可靠性                                针对表面缺陷的声学检测方法主要有表面波和
                                                               超声导波技术。表面波由于平行于构件表面传播,
                收稿日期: 2021-09-10
                                                               在表面裂纹检测中具有明显优势, 已被用于航空航
                基金项目: 国家自然科学基金项目( 51775087 ); 大连市高层次人
                                                               天、 轨道交通等重要的工程领域              [ 1 ] 。超声导波在传
            才创新支持计划( 2018RQ40 )
                                                               播时具有累积效应且衰减小, 在薄板和管道表面裂
                作者简介: 孟亦圆( 1995- ), 女, 博士研究生, 主要研究方向为材
            料无损检测与评价                                           纹检测方面也具有一定的优势               [ 2 ] 。近年来, 临界折

                通信作者: 罗忠兵( 1984- ), 男, 博士, 副教授, 博士生导师, 主要      射纵波( L CR )受到广泛关注, 其是一种以第一临界
                                                               角入射, 平行于试件表面传播的纵波, 适用于工程构
            研究方向为材料无损检测与评价, zhbluo@dlut.edu.cn
                                                                                                         7
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