Page 66 - 无损检测2024年第十期

林丛林，等：
基于小波时频分析的疲劳损伤定量表征

图 7 不同方法得到的非线性指标与疲劳裂纹大小的关系曲线
纹长度的范围内出现了小幅下降，易造成裂纹长度 设计通讯，2024，50（1）：44-46.
的误判。对比快速傅里叶和短时傅里叶这两种方法， [2] CHEN Z H，LU W，CHEN Y，et al．Fatigue crack
经过小波变换处理后的信号计算出来的非线性指标 detection in AISI 304 austenitic stainless steel using
的变化率更加明显。 nonlinear and linear ultrasonic testing methods[J]. Journal
of Materials Engineering and Performance，2020，29（6）：
经过小波变换处理后计算得到的非线性指标相
4040-4046．
比短时傅里叶的结果数值更大，这主要是因为小波
[3] WANG R，WU Q，YU F M，et al．Nonlinear
变换处理信号的窗宽是可调节的，可以更好地平衡
ultrasonic detection for evaluating fatigue crack in metal
时域和频域的分辨率，从而准确获得目标频率幅值 plate[J]. Structural Health Monitoring，2019，18（3）：869-
随时间变化的信息。这种信息更丰富、准确，在多 881．
种模态导波互相影响的圆管结构中更有利于精准 [4] WANG P F，WANG W Q，ZHENG S L，et al．
确定波包的位置并从中提取基频最大值和二倍频 Research on residual life estimation method for KMN
最大值，从而保证非线性指标的准确性。而快速傅 steel based on nonlinear ultrasonic testing[J]. Applied
里叶变换和短时傅里叶变换在时域分辨率方面相 Sciences，2021，11（23）：11385．
比小波变换的表现较差，因此无法达到小波变换的 [5] SAMPATH S，JANG J，SOHN H．Ultrasonic
效果。说明文章提出的小波变换时频分析得到非 Lamb wave mixing based fatigue crack detection
using a deep learning model and higher-order spectral
线性指标的方法对裂纹的探测能力更强，也对裂纹
analysis[J]. International Journal of Fatigue，2022，163：
的扩展更加敏感。
107028．
4 结语 [6] LIM H，SOHN H．Necessary conditions for nonlinear
ultrasonic modulation generation given a localized fatigue
文章针对管道中超声导波模态复杂，难以有效 crack in a plate-like structure[J]. Materials，2017，10（3）：
计算非线性指标的问题，提出了使用小波变换分析 248．
信号时频信息的方法，该方法可以从导波信号中提 [7] PRUELL C，KIM J Y，QU J M，et al．Evaluation of
取基频和二倍频峰值以计算非线性指标。首先，分 fatigue damage using nonlinear guided waves[J]. Smart
析了不同的小波基函数对非线性指标的影响，从中 Materials and Structures，2009，18（3）：035003．
优选了有效反映疲劳裂纹损伤程度的bump小波。 [8] HONG M，SU Z Q，WANG Q，et al．Modeling
随后，对比了小波变换、快速傅里叶、短时傅里叶三 nonlinearities of ultrasonic waves for fatigue damage
characterization：theory，simulation，and experimental
种方法计算出的非线性指标。三种方法计算出的非
validation[J]. Ultrasonics，2014，54（3）：770-778．
线性指标与疲劳裂纹的损伤程度之间的量化关系显
[9] GUAN R Q，LU Y，WANG K，et al．Quantitative
示，小波变换时频分析得到的非线性指标更能有效
fatigue crack evaluation in pipeline structures using
反映疲劳裂纹的损伤程度。 nonlinear cylindrical waves[J]. Smart Materials and
Structures，2019，28（2）：025015．
参考文献：
[10] YAN X L，WANG H P，FAN X Z．Research progress
[1] 纪玉磊，海上平台压力管道常见损伤模式分析[J]. 化工 in nonlinear ultrasonic testing for early damage in metal
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2024 年 第 46 卷 第 10 期
无损检测