航空铝试块疲劳裂纹相控阵超声成像检测

【类型】期刊

【作者】彭朝勇 胥松柏 杜创洲 张杰  

【刊名】北京航空航天大学学报

【关键词】 全矩阵采集/全聚集方法,成像特征,裂纹长度,疲劳裂纹,相控阵超声

【摘要】表面疲劳裂纹扩展可导致结构失效，利用相控阵超声成像技术监测疲劳裂纹，获取结构完整性评价所需裂纹信息，可及时对结构失效提出安全预警。采用三点弯曲疲劳试验法在航空铝试块上生长疲劳裂纹，对裂纹开口面材料进行逐步切削来获得不同长度的疲劳裂纹，利用相控阵超声全矩阵采集(FMC)和全聚焦方法(TFM)获得的裂纹尖端和开口图像信息来监测裂纹扩展和测量裂纹长度，并测试了相控阵超声探头放置位置、裂纹张开/闭合、裂纹表面粗糙度对超声成像检测效果的影响。研究结果表明：相控阵超声探头从裂纹侧面入射检测能更好地对裂纹进行超声成像，并真实反映材料内部裂纹扩展前缘形貌。当疲劳裂纹长度大于3倍超声波长时，裂纹尖端和开口图像完全分离，相控阵超声全矩阵采集和全聚焦成像技术可有效测量裂纹长度，测量误差小于0.2 mm。相比裂纹张开时，疲劳裂纹闭合效应会使裂纹尖端超声图像信号减弱4.5 dB,长度测量值小0.6 mm。

【年份】2022

【作者单位】西南交通大学物理科学与技术学院;英国布里斯托尔大学机械工程学院;

【期号】12

【页码】2398-2404