[發(fā)明專利]基于超聲蘭姆波和時間反轉(zhuǎn)理論的薄板裂紋深度分析方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710278140.9
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107045017B
• 公開（公告）日: 2019-07-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭業(yè)才;馬偉偉;王超
• 申請（專利權(quán)）人: 南京信息工程大學(xué)
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/07;G01N29/44
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.基于超聲蘭姆波和時間反轉(zhuǎn)理論的薄板裂紋深度分析方法，其特征是，包括以下步驟：

步驟S1，選取具有裂紋的薄板，此裂紋與板面垂直且深度已知，在其激勵點A處激發(fā)單一模態(tài)的蘭姆波I_A(t)；

步驟S2，采用分段法獲得接收點B接收到的多模態(tài)時域信號，其具體過程為：

將蘭姆波從激勵點A處到接收點B處的傳播路徑劃分為m條沿著不同的傳播路徑r_m進行傳播，并將每條傳播路徑沿裂紋處分為兩段，點A到裂紋處為前半段路徑；裂紋到接收點B為后半段路徑；

通過兩個半段路徑的傳遞函數(shù)相乘獲得一條傳播路徑的傳遞函數(shù)，在B點接收到的波形可視為不同傳播路徑的波形疊加，進而獲得所有路徑的傳遞函數(shù)；

基于激勵信號I_A(t)和傳遞函數(shù)獲得接收點B接收的多模態(tài)頻域信號I_B(ω)，經(jīng)傅里葉逆變換得到B點接收到的多模態(tài)時域信號I_B(t)；

步驟S3，通過時間反轉(zhuǎn)方法得到在A點的重構(gòu)信號I′_A(t)，根據(jù)重構(gòu)信號I′_A(t)與激勵信號I_A(t)計算出其波性損傷指數(shù)DI；

步驟S4，選擇含有不同裂紋深度L的薄板重復(fù)步驟S1到S3得到對應(yīng)的波形損傷指數(shù)DI，通過最小二乘法進行數(shù)據(jù)擬合，得出裂紋深度L與波形損傷指數(shù)DI的關(guān)系式；

步驟S5，當(dāng)檢測含有未知深度裂紋的薄板時，通過步驟S1至S3檢測得到其對應(yīng)的DI值，根據(jù)步驟S4中獲得的裂紋深度L與波形損傷指數(shù)DI的關(guān)系式，來確定裂紋深度L；

步驟S2中從A點到B點的傳遞函數(shù)的計算過程包括：當(dāng)含有裂紋時將傳播路徑劃分為m條不考慮包含裂紋處的路徑，每條傳播路徑均可以利用下式進行運算，

其中，A[k(ω),ω]稱為波形傳遞函數(shù)N(r,ω)的頻率響應(yīng)函數(shù)，k(ω)為ω對應(yīng)的波數(shù)，k₁表示模態(tài)的波數(shù)，為第一類零階Hankel函數(shù)，r_i為其中一條傳播路徑，將每條路徑在裂紋處分為兩段，r_Ai為激勵點A到裂紋的一條傳播路徑，其傳遞函數(shù)為r_Bi為裂紋到接收點B的一條傳播路徑，其傳遞函數(shù)為

因為每條路徑均看作是點與點之間的傳播，且接收點同時又可以作為次級波源，可以將兩段的傳遞函數(shù)直接相乘可得第i條路徑的傳遞函數(shù)為：

最后根據(jù)惠更斯原理對不同的路徑進行疊加可得所有路徑的傳遞函數(shù)為：

其中，i表示不同傳播路徑的下標(biāo)，m為傳播路徑總數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于超聲蘭姆波和時間反轉(zhuǎn)理論的薄板裂紋深度分析方法，其特征是，步驟S2中B點接收到的頻域信號I_B(ω)的表達式為：

其中，D_m為裂紋上下兩個連續(xù)區(qū)域的坐標(biāo)，I_A(ω)為激勵信號I_A(t)經(jīng)過傅里葉變換得到的頻域信號，R(ω)為機電轉(zhuǎn)換效率，把得到的頻域波形I_B(ω)通過傅里葉逆變換可以獲得接收點B的多模態(tài)時域信號波形I_B(t)。