Page 128 - 无损检测2022年第十一期
P. 128
院企风采
础上，由数值模拟构建涡流响应平面（描述涡流
响应与应力状态的关系）。通过旋转方向性探头，
确定主应力的方向。提出快速反演方法，依据涡
流响应平面得到主应力的大小。涡流法测量结果
与盲孔法测量结果一致。该研究首次实现了铝合金
残余应力状态的涡流检测，同时可获得主应力的大
小和方向。
2.1.3 预浸料纤维弯曲涡流检测
预浸料无损检测是碳纤维增强树脂基复合材 图 5 基于轴向导波混频非线性效应的管道
料（CFRP）全寿命周期无损检测的重要一环， 局部损伤评价模型
是提高 CFRP 成品率和质量的重要手段。采用正 2.2.2 异形复杂结构非线性超声导波检测
交矩形线圈检测预浸料纤维弯曲，激励线圈用以 鉴于航空航天等领域存在大量异形复杂结
在预浸料中感应出主要沿纤维方向流动的涡流， 构，对异形复杂结构中的超声导波及其非线性效
接收线圈用以测量纤维角度变化量。利用两个线 应的发生与传播进行研究。该研究针对广泛存在
圈不完全垂直形成的固有电压，使接收线圈电压 的焊缝检测评价需求，开展了焊缝特征导波的二
相位能够表征纤维角度。试验结果表明，纤维角 阶谐波非线性效应的发生与传播进行研究。研究
度分辨力优于 0.5°。由二维扫查得到的相位数据， 证实了超声特征导波在焊缝中传播时，可以产生
重构出纤维分布，实现纤维弯曲的可视化，预浸 强烈的非线性效应，具体表现为产生的二次谐波
料纤维分布重构结果如图 4 所示。 随着传播距离的增加而具有累积效应，导波在铝
板焊缝中的频谱分析结果如图 6 所示。该发现为
实际复杂异形特征的非线性超声检测评价提供了
重要的理论支持。根据该理论研究成果，通过模
式选择和频率调控就可以测量具有累积效应的超
声特征导波的非线性响应，进而实现复杂异形特
征结构关键特征区的有效评价。
图 4 预浸料纤维分布重构结果
2.2 非线性超声导波检测理论与应用
2.2.1 超声导波混频检测理论和方法
针对圆管中轴向超声导波发生的混频非线性
效应开展了理论和方法研究。研究发现：两列不 (a) 焊缝中超声导波基频初始导波模式
同频率、不同模式的导波在一定条件下，同向传
播并发生混叠后会产生一列向后方（与初始波方
向相反）传播的混频谐波信号。基于轴向导波混
频非线性效应的管道局部损伤评价模型如图 5 所
示，由此，可以将激励和接收换能器置于一端，
通过控制激励信号的延时就可以实现长距离管道
结构不可达局域的非线性超声扫查检测与评价。
该研究对于管道（特别是埋地、深海管道）微损
伤的非线性超声检测具有重要的工程价值。研究
成果 2021 年发表在《Ultrasonics》期刊上，并 (b) 二倍频二次谐波模式
被选为高亮论文。 图 6 导波在铝板焊缝中的频谱分析结果
90 2022 年 第44 卷 第11 期
无损检测
