實驗名稱：基于尾波干涉的含缺陷焊縫損傷發展監測

　　研究方(fang)向：

　　焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)技術作為一(yi)(yi)種基本的(de)(de)工藝(yi)方法，已廣泛應(ying)用于航空、土木等各個工業領域［１，２］。然而，受焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)材料、工藝(yi)以(yi)及結構形式等因素影(ying)響，在焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)結構的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)處存在著裂紋、未焊(han)(han)(han)(han)(han)透(tou)等各種缺(que)陷(xian)。其(qi)中，未焊(han)(han)(han)(han)(han)透(tou)缺(que)陷(xian)是(shi)一(yi)(yi)種常(chang)見(jian)的(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)缺(que)陷(xian)，它能減少焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)有(you)效(xiao)承載面積并(bing)降(jiang)低焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)接(jie)(jie)頭的(de)(de)強度。在長(chang)期荷載條件下(xia)，缺(que)陷(xian)處很容易(yi)產生應(ying)力集中，出(chu)現塑性變(bian)形，甚至成為裂紋源(yuan)，最終導致焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)結構的(de)(de)失效(xiao)。因此，對焊(han)(han)(han)(han)(han)縫(feng)(feng)(feng)中的(de)(de)未焊(han)(han)(han)(han)(han)透(tou)缺(que)陷(xian)進行有(you)效(xiao)及時(shi)的(de)(de)檢測以(yi)及實時(shi)的(de)(de)質量監測，排(pai)除一(yi)(yi)些潛在的(de)(de)危險源(yuan)，提前預防損傷的(de)(de)進一(yi)(yi)步(bu)發(fa)展(zhan)，對保證(zheng)焊(han)(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)結構的(de)(de)安(an)全性和可靠性具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)的(de)(de)工程(cheng)與經濟意義。

　　實驗內容：

　　為了監測(ce)焊(han)縫處(chu)(chu)缺陷損傷的發(fa)展，需要用壓電(dian)陶瓷(ci)發(fa)射超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)，并在(zai)(zai)(zai)焊(han)縫另一端(duan)進(jin)行接(jie)收。在(zai)(zai)(zai)焊(han)縫結構循環(huan)加(jia)載下(xia)，缺陷會發(fa)生(sheng)(sheng)變(bian)化，進(jin)而改(gai)變(bian)超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)多重散(san)(san)射波(bo)(bo)(bo)的傳播路徑(jing)。本文應(ying)用超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)的尾(wei)波(bo)(bo)(bo)干(gan)涉理論(lun)對焊(han)縫損傷進(jin)行監測(ce)，并利用波(bo)(bo)(bo)形伸縮法(fa)對尾(wei)波(bo)(bo)(bo)的變(bian)化做量化評估。根據(ju)平均伸縮系數指(zhi)標的變(bian)化，可以實現對焊(han)縫缺陷在(zai)(zai)(zai)循環(huan)加(jia)載下(xia)的發(fa)展進(jin)行監測(ce)，焊(han)縫監測(ce)原理圖如圖所示。ＰＺＴ１壓電(dian)陶瓷(ci)發(fa)射超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)，ＰＺＴ２壓電(dian)陶瓷(ci)進(jin)行接(jie)收。在(zai)(zai)(zai)被接(jie)收前(qian)，超(chao)(chao)聲(sheng)波(bo)(bo)(bo)會在(zai)(zai)(zai)試件內部發(fa)生(sheng)(sheng)多重散(san)(san)射，形成干(gan)涉波(bo)(bo)(bo)。通過對干(gan)涉波(bo)(bo)(bo)中(zhong)尾(wei)波(bo)(bo)(bo)部分(fen)的分(fen)析(xi)，可以得出焊(han)縫處(chu)(chu)缺陷的損傷狀況。

　　測試系統：

　　實驗設備包括一臺ＭＴＳ疲勞加載機，一臺配有示波器和任意波形發射器的集成機箱、高壓功率放大器（ATA-2021H）以及一臺搭載ＬａｂＶＩＥＷ數據采集軟件的電腦

　　結論：

　　本文提出了一(yi)種基于壓電傳感(gan)器的(de)(de)(de)(de)(de)尾(wei)(wei)波(bo)(bo)(bo)干(gan)涉(she)方法(fa)(fa)，對(dui)不(bu)同(tong)循環(huan)荷載(zai)次(ci)數下(xia)由未焊透缺陷引起的(de)(de)(de)(de)(de)微小(xiao)損傷變(bian)(bian)(bian)化進(jin)行監(jian)測。首先通過循環(huan)加載(zai)實驗(yan)的(de)(de)(de)(de)(de)結(jie)果(guo)可得(de)(de)，隨著循環(huan)次(ci)數的(de)(de)(de)(de)(de)增加，在相同(tong)加載(zai)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)作用(yong)下(xia)，ＭＴＳ軸向位(wei)移(yi)在逐(zhu)漸增大，表明(ming)(ming)試(shi)件出現微小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)塑性變(bian)(bian)(bian)形并且逐(zhu)漸變(bian)(bian)(bian)大。然后對(dui)尾(wei)(wei)波(bo)(bo)(bo)干(gan)涉(she)實驗(yan)得(de)(de)到的(de)(de)(de)(de)(de)時(shi)域接收信號(hao)(hao)進(jin)行分(fen)析，對(dui)比了每個(ge)試(shi)件不(bu)同(tong)循環(huan)次(ci)數下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)整體波(bo)(bo)(bo)形、直達波(bo)(bo)(bo)波(bo)(bo)(bo)形以(yi)及尾(wei)(wei)波(bo)(bo)(bo)波(bo)(bo)(bo)形，結(jie)果(guo)表明(ming)(ming)相對(dui)于直達波(bo)(bo)(bo)，不(bu)同(tong)循環(huan)次(ci)數下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)尾(wei)(wei)波(bo)(bo)(bo)信號(hao)(hao)之(zhi)間(jian)具有明(ming)(ming)顯的(de)(de)(de)(de)(de)走(zou)時(shi)偏(pian)移(yi)；接下(xia)來，使(shi)用(yong)波(bo)(bo)(bo)形伸(shen)(shen)縮(suo)法(fa)(fa)進(jin)一(yi)步對(dui)不(bu)同(tong)尾(wei)(wei)波(bo)(bo)(bo)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)走(zou)時(shi)偏(pian)移(yi)進(jin)行計算(suan)，得(de)(de)到了每個(ge)試(shi)件不(bu)同(tong)循環(huan)次(ci)數下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)互(hu)相關(guan)系數，以(yi)及互(hu)相關(guan)系數最(zui)大值所對(dui)應(ying)的(de)(de)(de)(de)(de)伸(shen)(shen)縮(suo)系數εｍａｘ，即尾波的相對波速變化值。根據３次重復實驗結果，得到了每個試件在不同循環次數下的平均伸縮系數εｍａｘ絕對值的變化趨勢，發現隨著循環次數的增加，平均伸縮系數εｍａｘ絕對值，即尾波相對波速的變化值逐漸增大，總體上具有一致的變化規律。根據循環次數與平均伸縮系數εｍａｘ絕對值的對應關系，可以看出通過對尾波相對波速變化值的計算，可以很好地反映出試件不同時刻下由未焊透缺陷引起的微小變化，實現對試件的損傷程度的量化分析。

　　圖：在(zai)不同伸縮系數下的平均值

　　ATA-2021B功率放大器參數指標：

　　本文實驗(yan)素材由西安安泰電子整理發布，西(xi)安安泰電子是專業從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源、功率放大器模塊等電子測量儀器研發、生產和銷售的高科技企業，為用戶提供具有競爭力的測試方案，Aigtek已經成為在業界擁有廣泛產品線，且具有相當規模的儀器設備供應商，樣機都支持免費試用。如想了解更多實驗方案，請持續關注安泰電子官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。

　　本文實驗案例參考自知網論文《基(ji)于尾波干涉(she)的含缺陷(xian)焊縫損傷發展監測》