一、Measurement of reflected second harmonics and nonlinearity parameter using a transducer with complex structure（论文文献综述）
李卫彬,项延训,邓明晰[1]（2022）在《超声兰姆波二次谐波发生效应的理论、实验及应用研究进展》文中进行了进一步梳理材料退化或微损伤的早期无损检测和评价可以保障关键结构的安全服役.因此,开展缺陷演化的早期评价,甚至缺陷产生前的早期检测是非常重要的.通常,线性超声检测方法对材料微观缺陷不敏感.非线性超声技术被广泛认为可以表征材料微观结构变化.二次谐波发生效应作为超声传播过程中的一种典型非线性声学效应,可以用来评价材料的性能退化程度和检测早期的微缺陷.此外,超声兰姆波被广泛应用于大型工业结构的健康监测及材料的无损检测和评价.基于超声兰姆波的无损检测方法能够检测出结构不可达或隐蔽区域,并具有低成本、高效率的优势.兰姆波二次谐波结合了兰姆波的优点和二次谐波对微损伤的高敏感特性,近年来受到越来越多的关注和研究.然而,由于兰姆波的频散和多模式特性,一般认为兰姆波传播过程中不存在强烈的非线性效应,实验上也很难对兰姆波二次谐波进行观察与测量.近年来,虽然兰姆波二次谐波的理论和实验研究取得了重要的进展,但该领域仍存在一系列科学和技术难题.本文系统梳理了超声兰姆波二次谐波发生效应的理论研究历程,综述了兰姆波二次谐波的实验研究进展以及在不同类型损伤评价中的应用,讨论了超声兰姆波二次谐波近年来研究中出现的争议问题,最后展望了兰姆波二次谐波的未来研究重点及发展趋势.
李晓阳[2]（2021）在《基于非线性导波的粘接结构损伤超声无损评价》文中研究表明粘接复合结构具有重量轻、应力分布均匀等优点,广泛应用于航空航天、船舶以及汽车工业中。粘结界面是粘结复合结构的重要构成要素,其在很大程度上决定着粘结复合结构的总体力学性能,因此对其损伤的检测与评价研究一直是大家关注的热点问题。对于空间尺寸远小于超声波波长的材料微观结构特征变化,非线性超声检测技术具有更高的表征灵敏度。基于非线性导波的超声检测方法能够实现在被检测结构的同侧进行信号的激励和接收,而且检测的距离远,便于对大型板壳结构进行检测。因此,本文采用基于非线性导波的超声检测方法对粘接结构内部损伤进行了无损检测与评价。首先,通过数值求解得到了多层结构的频散曲线,分析了多层结构的频散特性。然后在此基础上,应用有限元软件ABAQUS模拟了兰姆波在含有随机分布微裂纹的粘接结构中传播的过程,分析了微裂纹的各种参数对兰姆波非线性效应的影响。接着利用非线性超声测试系统对含有局部脱粘损伤的粘接结构进行了非线性超声检测,并分析了非线性系数与脱粘损伤程度的关系。最后,开展了循环温度疲劳荷载作用下粘接结构的力学性能退化研究,利用有限元模拟方法得到了声学非线性系数与胶层三阶弹性常数的关系,并通过非线性超声检测实验方式得到了声学非线性系数与循环温度疲劳次数的关系。结果表明:（1）多层结构的频散特性与单层板结构的频散明显不同,兰姆波相速度变化比较剧烈且各模态间的关系比较复杂,存在更多的模态转换现象。对铝-改性丙烯酸酯-铝三层粘接结构来说,兰姆波相速度最终收敛于铝板层的瑞利波波速和胶层的横波波速。胶层弹性模量和胶层密度在某些频率范围内对兰姆波相速度有较大的影响,但是相速度曲线受胶层泊松比变化的影响则整体较小。这为后续研究中激励模态的选取提供了依据,即应尽量选取受材料参数变化影响较小的模态和频率,从而能够尽量减小材料参数变化对二次谐波发生效应带来的影响。（2）对于粘接层中含有随机分布微裂纹损伤的粘接结构,兰姆波和微裂纹的相互作用会导致高次谐波的产生。其中S1-S2模态对的声学非线性系数随着微裂纹分布密度的增大而线性增加,但受微裂纹表面摩擦系数的影响较小。当微裂纹在铝层与粘接层交界面随机分布时,微裂纹方向随机的情况下得到的声学非线性系数比微裂纹全部水平的情况稍微大一些。（3）对于含局部脱粘损伤的粘接结构,可以通过实验的方式有效激励S1模态,产生相速度匹配的S2模态二次谐波。实验测试得到的声学非线性系数随脱粘面积的增大而线性增加,表明S1-S2模态对相应的声学非线性系数可以用于粘接结构中非线性脱粘损伤的检测与评价。（4）对于循环温度疲劳荷载作用下的粘接结构,实验测试得到的声学非线性系数在前期随温度疲劳次数的增加而显着增大,后期则增加程度放缓。循环温度疲劳荷载作用下粘接结构内部粘接层出现微损伤,随着温度疲劳加载次数的增加,微损伤不断累积扩展导致了粘接层三阶弹性常数的不断增大。基于有限元模拟得到的结果表明声学非线性系数随着粘接层三阶弹性常数的增大而近似线性增加。本文的研究成果为粘接结构早期材料损伤的非线性导波无损检测与评价提供了参考和依据。
何明松[3]（2021）在《基于超声信号仿真的肝纤维散射体密度及非线性系数相关算法研究》文中提出医学超声成像因其成本低廉、安全可靠及实时无创等优点被广泛应用于肝脏组织的临床检测中。由肝损伤引起的肝纤维化是一种全球性的肝脏疾病,严重影响了人们的身体健康和生命安全。因此,及早地检测和干预肝纤维化具有重要的临床意义。散射体密度与肝纤维化进展有直接关系。现有的散射体密度定量超声肝纤维检测算法大都基于统计分布与参数分析,存在检测不准确和鲁棒性差的问题。因此本文提出了一种基于定量超声的统计分析与参数成像检测算法,以及一种基于深度卷积神经网络的肝纤维检测算法。通过不同散射体密度的超声仿真数据实验表明,相比于传统算法准确率提高了5%以上,特别是基于深度卷积神经网络的检测算法,在散射体密度较低的情况下仍有较好表现。通过兔子肝纤维真实数据实验表明,本文所提的两种算法均能准确检测到肝纤维组织,具有良好的临床应用前景。超声非线性系数是一种对生物组织结构及病理状况反映灵敏的声学参数,特别是在肝脏类疾病中,相比于正常组织,其参数值具有明显的差异。目前关于非线性系数的测量研究,所需实验装置精密复杂且存在求解困难的问题。因此,本文通过非线性仿真软件CREANUIS获得具有准确非线性系数的仿真数据,并在此基础上提出了基于基波与二次谐波包络信号的两种机器学习回归预测算法:深度卷积神经网络（CNN）和卷积神经网络与支持向量混合回归算法（CNN-SVR）,以及一种基于Nakagami双参数的混合参数优化支持向量回归算法（HGP-SVR）。在仿真数据上的实验表明,CNN-SVR和HGP-SVR算法优于CNN回归模型,且CNN-SVR混合回归算法表现更优。在真实肝纤维数据上的实验表明,预测结果符合预期范围。相比于现有算法,本文的方法易于实施、预测精度较高且便于临床实践应用。
聂智超[4]（2021）在《混凝土非线性超声传播特性的理论与试验研究》文中研究指明超声波在混凝土中的传播是一个极为复杂的非线性过程。当超声波穿过混凝土材料时,携带了大量有关混凝土内部结构和构造的信息。传统的超声波检测方法虽然在混凝土的质量和内部缺陷评价上得以广泛应用,但由于其基于线弹性理论而获得的有限的首波振幅和波速测试参数,在表征混凝土初始损伤及微观结构的变化上受到相当的限制,导致其分辨率和精度明显不足,而非线性超声波的发展为解决这一问题提供了理论上的可能。鉴于目前混凝土的非线性超声检测理论和试验研究上的不足,为深入探究混凝土材料非线性超声的产生机理与响应规律,为非线性超声测试方法提供理论基础,本文采用理论分析、数值模拟、试验测试和信号分析等手段,就混凝土非线性超声传播特性开展深入系统的理论和试验研究。本文的主要研究内容和成果如下:（1）基于双刚度理论模型,研究了单个接触型界面处的高次谐波产生机理。通过对比迟滞模型、接触面模型和双线性刚度模型运用于混凝土非线性超声理论研究的优势与不足,确定了双线性刚度模型为混凝土材料高次谐波产生机理研究的基础;在此基础上由单个接触型界面的非线性超声响应问题出发,推导和求解了含单个裂纹界面的各向同性、均质固体波动方程,揭示了单个接触型界面的高次谐波产生机理,并定义了表征单个接触型界面的非线性参数θ,为基于高次谐波法的单个薄弱界面损伤表征提供了理论依据。（2）通过对含单个接触型界面砂浆试样的非线性超声传播的有限元数值模拟和试验测试分析,获得了单个接触型界面的非线性超声响应规律。研究表明:当激励幅值处于较低水平,非线性参数θ趋近于零;随着激励幅值的增加,非线性参数θ显着变大;当激励幅值处于较高水平,非线性参数θ保持稳定;对于含不同长度和角度裂纹的砂浆模型,界面长度的增加将导致非线性参数θ增大,而界面倾角的增加将导致非线性参数θ减小。试验测试获得的激励幅值、界面长度和界面角度对非线性参数θ的影响规律与数值模拟基本吻合。（3）基于混凝土非线性超声分析模型,同时考虑超声波的衰减效应,探究了混凝土的高次谐波产生机理。依据本文所提出的混凝土非线性超声分析模型,求解了含随机分布微裂纹固体的非线性波动方程,并定义了混凝土的非线性参数θ;进一步考虑了混凝土内超声波的衰减效应,建立了衰减系数与非线性参数θ的联系,得到了超声波主频、换能器扩散角和传播距离所引起的衰减效应对非线性参数θ的影响关系。（4）通过对含随机分布微裂纹固体的有限元分析,获得了激励幅值和裂纹密度对混凝土非线性超声特性的影响规律。研究表明:在较低激励幅值水平下,非线性参数θ趋近于零;随着激励幅值的增加,非线性参数θ显着变大;当激励幅值处于较高水平,非线性参数θ保持稳定。对于裂纹密度越大的数值模型,所获得的非线性参数θ越大。为了验证数值分析结论,进一步开展了不同粗骨料粒径混凝土的非线性超声试验研究,获得了激励幅值、粗骨料粒径对非线性参数θ的影响规律,结果表明,数值分析结果与试验测试结果的一致性较好。（5）在单轴加载条件下进行了不同水灰比混凝土的非线性超声测试,深入探究了裂纹扩展过程中的非线性参数θ变化规律。通过所搭建的单轴加载条件下的非线性超声测试系统,对不同水灰比混凝土在损伤累积和演化过程中进行非线性超声试验,得到了单轴加载条件下的荷载-非线性参数θ响应曲线,进而划分了非线性参数θ的不同变化阶段。P1、P2和P3阶段分别对应混凝土的压密过程、弹性与裂纹稳定扩展过程初期、裂纹稳定扩展与不稳定扩展过程,非线性参数θ在上述三个阶段分别表现出稳定变化、急剧增加后减小、波动变化的规律。（6）提出了小波-EEMD联合的信号处理方法,提高了非线性超声测试结果的精确性。通过对比Symlet小波基、Daubechies小波基和Coiflet小波基在2～4层分解层数下的去噪效果,确定了最优小波基和分解层数,并对小波去噪信号做集合经验模态分解,舍弃前两阶固有模态分量再将剩余分量重构,最终得到小波-EEMD去噪信号。研究表明:利用本文所提出的去噪方法,信号的信噪比由4.97提高至14.18,基波幅值相对误差由4.42%降低至4.29%,二次谐波幅值相对误差由23.74%降低至1.10%。（7）为了验证小波-EEMD联合信号处理方法的有效性,开展了完整和含预制裂纹混凝土试样的非线性超声测试试验。试验研究表明:小波-EEMD信号处理方法能够显着改善测试信号的平顺性和光滑性;不同测点的二、三阶非线性系数β和γ值存在明显差异,原因在于混凝土内部结构的随机性和离散性较强;当混凝土内部发生损伤,非线性系数β和γ平均变化率分别达到185%和247%,由此可知三阶非线性系数γ对损伤的敏感性高于二阶非线性系数β;100 mm高度测点得到的二、三阶非线性系数β和γ均表现出了明显的波动特征,相应的超声波波速平均变化率由4%增加至10%。结合单轴受压条件下的混凝土非线性超声试验结果,P3阶段非线性参数θ具有波动变化的规律,对应的信号幅值比A/Amax下降率为55%,反映了利用非线性参数θ表征宏观裂纹时,超声波的衰减效应对高次谐波幅值的影响较为显着,故难以获得宏观裂纹的非线性超声响应规律。
鲍磊[5]（2021）在《基于FPGA的金属疲劳裂纹非线性超声检测系统研究》文中进行了进一步梳理在金属材料长期服役过程中,因环境造成的整个结构体应力发生变化,进而使材料出现疲劳裂纹,若任由其发展,在循环载荷作用下,疲劳裂纹会逐步发展成宏观裂纹,轻则造成结构体失效无法正常工作,重则造成灾难性事故,给国民经济和安全带来极大的隐患。对金属构件的早期健康状态监测,有利于评估金属构件的可靠性和稳定性。金属材料早期微观结构的演化主要是材料在长期服役过程中因应力应变效应产生位错偶、滑移、微裂纹进而产生非线性效应,而超声检测中的非线性超声检测技术更加关注于从材料性能退化而不是缺陷本身来反映材料是否存在损伤。由此可见,非线性超声检测技术能够根据金属材料特性变化完成早期萌生微裂纹的探伤工作。针对上述问题,本文以超声波在金属板材中传播时产生的非线性效应为研究对象,研究了有限幅度法中基于超声波动方程的二阶、三阶非线性参数与金属材料损伤的关系,并自主设计了一套基于ZYNQ的非线性超声检测系统。主要工作包括:（1）从平面波方程解推导了固有线性波在固体中的传播声速,并结合无限正弦平面波在传播过程中的发展历程说明了非线性超声的来源。采用摄动法对非线性超声响应信号进行分析,代入超声波动方程求得近似波解,进而推导出单频激励下的二阶、三阶非线性系数及相对二阶、三阶非线性系数,构建了“非线性系数——微裂纹”的表征关系。（2）对比分析了有限幅度法、声谐振频率漂移法和混频声场调制法的检测原理和优缺点,设计了一套完整的非线性超声检测系统,并从硬件和软件开发、编译环境及设计流程做了系统性概述。（3）设计并实现了3.3V小振幅脉冲到峰峰值200V的大振幅高能脉冲的脉冲激励放大电路。考虑到本文所使用的超声换能器频率较高,为了保障精度,设计了采样率高达100MSPS的非线性超声采集卡。（4）基于硬件运行环境,在VIVADO、VITIS和QT上进行了软件开发,设计并实现了集脉冲发生器、信号采集、数字滤波、存储、传输及人机交互功能于一体的软件系统。（5）选取荷兰试块作为实验对象,结合有限幅度法对非线性超声检测系统进行了可性行验证和评估,提取了非线性超声的相对二阶、三阶非线性特征参数,实现了金属微裂纹的定性分析。并对本文设计及实验过程中出现的问题进行总结分析,给本文后续优化工作指明了方向。
王超[6]（2020）在《FV520B高强钢疲劳损伤的非线性超声检测与评价研究》文中研究指明FV520B高强钢是离心压缩机叶轮常用的一种材料,疲劳失效是其主要的失效形式。工程构件的疲劳失效若得不到及时发现,往往会发生突然断裂,造成重大损失。目前,疲劳检测方法种类虽然很多,但绝大多数检测方法对材料的早期疲劳损伤并不敏感,且检测手段较为繁琐,与之相比,对于疲劳早期损伤的检测,非线性超声检测技术则具有较高的敏感度,该检测方法相对简单。采用非线性超声检测技术,研究FV520B高强钢的非线性超声检测与评价方法,有助于有效评估材料的疲劳损伤程度,降低事故发生率。本文的主要研究内容如下:（1）对FV520B高强钢材料疲劳损伤的非线性超声检测实验的总体方案进行了设计。制定了疲劳实验方案,制作了不同疲劳损伤程度的试件以备非线性超声检测实验所用。确定了超声非线性系统各模块的参数和检测方式。（2）超声Lamb波穿透性强,很适合用于对FV520B高强钢薄板疲劳损伤进行非线性超声检测,分析探讨板状试样中的Lamb波传播特性,绘制了FV520B疲劳试样中Lamb波相速度频散曲线,群速度频散曲线。确定实验中Lamb波所应满足的条件。（3）深入分析了位错弦模型和位错偶模型中相关参量对超声非线性参量的影响。从接触非线性声学的角度分析了裂纹对超声非线性的影响,并用利有限元软件ABAQUS对其进行了模拟,证明了裂纹可以产生非线性效应,分析了非线性参量和材料内部裂纹形态之间的关系。（4）利用Lamb波对FV520B高强钢疲劳试样进行一系列的非线性检测。对结果进行分析发现,该材料具有较好的超声非线性累积效应,实验结果表明,超声非线性参量对FV520B高强钢材料的早期疲劳损伤具有很高的灵敏度。（5）为了对超声非线性参量和疲劳损伤之间的微观机理进行研究,对不同循环周次的疲劳试样进行微观组织观察。结果发现,随着循环次数的增加,疲劳试样微观结构不断劣化,非线性参数相应增大。结果表明,这些劣化的微观结构,如微孔和裂纹,是二次谐波的来源。超声非线性参量与FV520B高强钢的疲劳损伤程度有良好的映射关系。分析了超声非线性参量分别与主裂纹长度和微裂纹等效长度的关系,结果发现,和主裂纹长度相比,微裂纹等效长度和超声非线性参量的变化呈现出更好的一致性,表明超声非线性响应主要是由内部微裂纹产生的。超声非线性参量可以对FV520B高强钢的疲劳损伤状态进行有效表征。
王浩坤[7]（2020）在《基于非线性混频技术的疲劳损伤检测》文中研究指明随着国家经济的持续增长和材料科学、机械制造等学科的发展,金属材料更加广泛地应用于交通工具、航空航天等领域。金属材料在实际应用时,由于承受交变载荷,往往会产生疲劳损伤。疲劳损伤具有突发性,导致灾难性事故突然发生。为了保证金属材料的使用安全,有必要对其内部的疲劳损伤进行检测。与传统的线性超声检测技术相比,共轴异向混频方法具有检测频率和位置可选、检测精度高等优点,已经成为了检测金属材料疲劳损伤的有效方法之一。本文以6060-T6铝合金材料为研究对象,探究了共轴异向混频非线性超声检测拉伸疲劳损伤的关键技术。推导了材料损伤与声学非线性系数之间的关系,针对从混合波中提取混频波幅值较难这一问题,研究了基于相位反转法和基于总波分波相减法的混频波提取技术,通过分析得出相位反转法精确度相对较高;分析了不同形态的裂纹、混频交叉位置、疲劳试验加载频率、样品形状对声学非线性系数的影响,得出相关的规律,为金属材料疲劳损伤非线性超声检测提供依据;通过实验采集了不同裂纹试件的超声回波信号,研究了裂纹检测、裂纹宽度和斜度识别的非线性表征。论文的研究为共轴异向混频非线性超声检测技术检测金属材料疲劳损伤的进一步研究提供了理论分析和实验研究依据,同时也为开展金属材料疲劳损伤的无损检测工程应用打下了坚实的基础,具有一定的研究价值。
郑芳彤[8]（2020）在《正交异性钢桥面板疲劳损伤非线性超声检测与评价》文中指出正交异性钢桥面板广泛存在于桥梁结构中,由于常年受交变荷载影响,纵肋与顶板连接处疲劳损伤是其最主要的失效形式。整个疲劳损伤过程中,早期疲劳占整个疲劳寿命比例接近90%,目前还缺乏有效的早期疲劳损伤检测手段,此外正交异性钢桥面板疲劳损伤评价方法有限,主要聚焦于模型预估的理论研究与宏观裂纹处理。基于以上两点,本文提出采用非线性超声技术进行正交异性钢桥面板疲劳损伤检测与评价,以非线性超声导波为检测手段,以非线性参数、首波能量及声速为指标,从数值模拟和试验验证两方面展开详细研究,主要内容如下:首先,测试了非线性超声检测系统各模块。对超声探头进行了扫频测试,得到了探头的频响曲线;测试标称低通滤波器的滤波效率,排除了发射信号中存在的频率500kHz信号的影响;探究输出电压对试验的影响,得到了不同电压下基波幅值的平方与谐波幅值成正比的关系。其次,利用非线性超声导波识别了钢板构件疲劳裂纹。数值模拟中,基于Combine39弹簧单元建立了含有宏观缺陷及闭合缺陷的钢板有限元模型,三维数值仿真了非线性超声导波传递过程,步进式扫描识别宏观缺陷及闭合缺陷,并扫描局部区域进行裂纹成像;试验研究中,采用RAM-5000 SNAP高能超声检测系统检测钢板宏观缺陷及闭合裂纹缺陷。数值模拟与试验结果共同表明,首波能量与拟声速受中部宏观缺陷影响很大,而受闭合缺陷的影响较小;非线性参数在无缺陷位置比较小,在宏观缺陷处稍大,在闭合裂纹处明显增大。再次,对比了在有无疲劳缺陷两种情况下,正交异性钢桥面板结构及其顶板母材试样的信号特征区别。数值模拟及试验研究均采用第三章钢板构件的疲劳裂纹建模方法及评价指标,二维数值仿真了正交异性钢桥面板中非线性超声导波传递过程,模拟及试验均对比了疲劳加载前后非线性导波信号的特征变化,进一步说明了当正交异性钢桥面板结构中出现闭合裂纹时,二次谐波信号幅值明显增大。最后,分析了不同疲劳损伤程度下正交异性钢桥面板结构及其顶板母材试样的检测指标变化。在正交异性钢桥面板及其顶板母材试样的疲劳加载过程中,随着疲劳寿命的增加,超声声速和能量变化不明显,非线性参数均产生先增大后减小的明显变化。应用了HHT变换的试验信号处理方法获得了信号的瞬时幅值和瞬时频率,更有利于获得信号的局部特征。
王奇安[9]（2020）在《合金钢高温蠕变损伤的非线性超声导波混频表征方法》文中进行了进一步梳理合金钢广泛应用于高温压力管道、腐蚀性化工容器等关键设备,在严苛工况下长周期服役的设备面临着蠕变、疲劳等潜在风险。近几年研究表明,非线性超声Lamb波混频具有对微观组织损伤敏感的优点,因此有望应用于大口径管道早期微观损伤的快速检测和定位。但是,Lamb波多模态、频散的特性使得非线性Lamb波混频有效激发和接收较为困难,在基础研究和实验研究等方面还有大量工作需要深入开展。本文针对合金钢高温蠕变损伤,提出应用非线性超声Lamb波混频方法对高温蠕变损伤进行实验测量,根据理论条件筛选能够激发混频的基频超声Lamb波模式,对模式进行仿真计算并开展合金钢高温蠕变损伤非线性超声Lamb波混频测量实验研究。采用该方法对P92和316L钢高温蠕变损伤程度进行表征,并分析材料微观组织演化和非线性参量变化趋势之间关系,为利用非线性超声Lamb波混频方法表征合金钢高温蠕变损伤提供一定实验基础。本文研究内容和结果主要包括:（1）混频模式对的准确选择目前尚缺乏普适性的方法。针对筛选后相似结果较多的问题,提出对称模式和反对称模式分离的计算方法并编写Matlab程序用于筛选混频模式,同时增加相关实验参数计算。通过增加实验参数选择条件一定程度上减少了筛选结果数量。仿真计算和实验研究结果表明,筛选出的模式能够有效激发混频信号。（2）为能够激发较强混频信号,开展非线性超声Lamb波混频激发效率影响参数的研究,得到非线性参量和混频信号随着频率、周期等实验参数而变化的关系曲线。结果表明,随着激励电压增加,混频信号幅值在一定范围内呈单调增加趋势;激发频率在偏移混频中心频率超过一定范围之后非线性参量出现急剧下降;一定条件下提高基频信号周期数能够提高混频信号在频域上信噪比。（3）对高温蠕变损伤的两种合金钢（P92和316L）进行非线性超声Lamb波混频实验测量,得到混频非线性参量随着高温蠕变时间而变化关系曲线,曲线呈现出上升-平稳-上升的变化趋势。对不同蠕变时间P92和316L试样进行微观组织演化分析,解释非线性参量变化原因。课题组相关研究结果表明,蠕变初期位错密度不断提高导致非线性参量呈现上升趋势,第二阶段出现较为平稳的趋势是由于合金材料中作为强化相的溶质原子析出形成析出相,阻碍晶界滑移和位错产生,最后阶段非线性参量急剧上升与析出相长大形核相关。材料位错密度、析出相大小等微观结构变化与非线性参量变化存在一致性,因此,非线性超声Lamb波混频方法能够在一定程度上表征材料微观结构状态。
张起成[10]（2020）在《一维声子晶体中的弹性波行为及可调性研究》文中研究指明声子晶体,基于其展现出的超常弹性波操控性能和丰富的动力学行为,正在基础物理研究与工程应用探索等方向蓬勃发展。例如,声子晶体所具有的弹性波带隙、局域缺陷态与负折射率等特性,已使其在减振滤波、超声成像以及声学隐身等方向显现出了巨大的应用潜力。通常,声子晶体是由连续线弹性的被动材料构造而成的,其中的弹性波行为表现为不可调节特性,这是限制声子晶体在实际工程中应用的一个重要因素。近年来,为探索声子晶体中更丰富的弹性波行为与可调特性,一些前沿的研究方向与课题应运而生。首先,声子晶体的研究突破了连续介质线弹性理论的范畴,开展了对具有非线性特性的颗粒状声子晶体（也称颗粒晶体）的研究。颗粒晶体的非线性效应使得其展现出丰富的弹性波行为和显着的可调节特性。此外,将声子晶体的声场效应与功能材料等的多物理场效应结合起来,并通过施加外部激励等手段同样可以提升声子晶体的可调性。不过,由于颗粒晶体非线性与多物理场效应等固有的复杂性,目前对此类结构中弹性波行为与可调性的探索还很有限。基于此,本文旨在通过引入非线性、外部载荷激励以及主动材料等一系列技术手段,实现一维声子晶体结构可调性的设计并进一步探索弹性波在其中的传播行为。首先,引入Hertz接触的非线性效应,并从单自由度的纵波模式出发,对一维单原子与双原子颗粒晶体结构中的弹性波行为与可调性进行了探索。纵波的自相关非线性效应与双原子颗粒质量关系是产生系统可调性的主要因素,它们导致纵波在结构中表现出二次谐波成分、“拍”振荡、时空同步型与时空异步型非线性共振等行为。随后,将单独的纵波模式拓展,开展了对同时具有纵波、剪切波与旋转波3个自由度的一维单原子颗粒晶体结构的研究。不同于纵波的自相关非线性效应,剪切-旋转耦合波的互相关非线性效应使得它们在系统中传播时产生了具有组合频率的波成分,即和频波与差频波。基于结构中非线接触作用的可调性,系统可发生不同类型的非线性共振,相应情况下的声能量将由基频转移至组合频率处。为进一步提升系统可调性,通过引入外部力与力矩载荷激励,构造了具有纵波、剪切波与扭转波等6个自由度波耦合特性的一维颗粒晶体-V形槽结构。结构中不但存在颗粒与颗粒间的接触耦合,还存在颗粒与V形槽之间的耦合,后者可以通过外部力与力矩载荷进行调控。再加上对V形槽倾角的改变,这些手段最终都导致了颗粒晶体结构中耦合波色散特性的可调性,同时产生了一些特殊的声传播现象,如零群速度模态与偶然简并模态等。最后,从结合声场与电场效应的手段出发,研究了含有主动材料的一维压电声子晶体。这种声子晶体中不但存在由介质阻抗失配引起的被动Bragg带隙,同时还存在由压电材料电压激励控制获得的低频主动带隙,并且主动带隙的位置和宽度表现出关于电场激励电压的可调节性。综上,本文利用理论分析、数值计算与实验验证相结合的研究方法,对一维声子晶体中的弹性波行为及可调特性展开了系统深入的研究。研究内容有助于推动声子晶体基础理论的发展,并为可调声/振动滤波、声频率转换与声能量转移等新型声功能器件的设计与研制提供思路与指导。
二、Measurement of reflected second harmonics and nonlinearity parameter using a transducer with complex structure（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Measurement of reflected second harmonics and nonlinearity parameter using a transducer with complex structure（论文提纲范文）
（1）超声兰姆波二次谐波发生效应的理论、实验及应用研究进展（论文提纲范文）
| 1 兰姆波二次谐波发生与传播理论 |
| 1.1 界面非线性声反射和部分波方法 |
| 1.2 导波模式展开分析方法 |
| 2 超声兰姆波二次谐波实验研究 |
| 3 超声兰姆波二次谐波的检测应用 |
| 3.1 基于兰姆波二次谐波的疲劳损伤检测 |
| 3.2 基于兰姆波二次谐波的固体板表面/界面特性评价 |
| 3.3 基于兰姆波二次谐波的金属高温热损伤评价 |
| 3.4 基于兰姆波二次谐波的塑性评价 |
| 3.5 基于兰姆波二次谐波的材料蠕变损伤评价 |
| 3.6 基于兰姆波二次谐波的复合材料板热疲劳和冲击损伤的检测 |
| 4 讨论 |
| 4.1 兰姆波二次谐波声场对称性问题 |
| 4.2 兰姆波二次谐波积累效应是否需要群速度匹配 |
| 4.3 近似相匹配条件下兰姆波二次谐波的发生与传播 |
| 4.4 影响兰姆波二次谐波激励效果的因素 |
| 4.5 兰姆波二次谐波检测方法的局限 |
| 5 总结与展望 |
（2）基于非线性导波的粘接结构损伤超声无损评价（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 粘接界面损伤的非线性超声研究进展 |
| 1.2.1 基于体波的粘接界面损伤非线性超声检测 |
| 1.2.2 基于混频的粘接界面损伤非线性超声检测 |
| 1.2.3 基于导波的粘接界面损伤非线性超声检测 |
| 1.3 本文的研究目的和研究内容 |
| 2 非线性超声理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 非线性超声波 |
| 2.2.1 经典非线性模型 |
| 2.2.2 非经典非线性模型 |
| 2.3 非线性导波 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 多层结构中兰姆波的频散特性 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多层结构的频散曲线 |
| 3.2.1 粘接结构频散曲线的计算 |
| 3.2.2 三层结构与单层结构频散曲线的对比 |
| 3.3 胶层材料参数对兰姆波频散特性的影响 |
| 3.3.1 胶层弹性模量 |
| 3.3.2 胶层密度 |
| 3.3.3 胶层泊松比 |
| 3.4 本章小结 |
| 本章附录 A |
| 4 含随机分布微裂纹粘接结构中非线性导波的数值研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 随机裂纹位于中间胶层的有限元模拟 |
| 4.2.1 有限元模型 |
| 4.2.2 激励信号与参数设置 |
| 4.2.3 模拟结果与分析 |
| 4.3 裂纹位于上界面的有限元模拟 |
| 4.3.1 裂纹随机分布 |
| 4.3.2 裂纹水平分布 |
| 4.4 裂纹位于上下界面的有限元模拟 |
| 4.4.1 裂纹随机分布 |
| 4.4.2 裂纹水平分布 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 粘接结构脱粘损伤的非线性超声试验研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 试件制备和非线性超声检测系统 |
| 5.2.1 试件制备 |
| 5.2.2 非线性超声检测系统 |
| 5.3 脱粘损伤非线性超声检测 |
| 5.3.1 模态的选择 |
| 5.3.2 检测结果与分析 |
| 5.4 基于相位反转法的脱粘损伤非线性超声检测 |
| 5.4.1 相位反转法的检测原理 |
| 5.4.2 检测结果与分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 粘接结构温度疲劳损伤的非线性超声评价 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 粘接结构温度疲劳损伤的有限元模拟 |
| 6.2.1 基于A_3-S_6模态对的有限元模拟 |
| 6.2.2 基于S_3-S_6 模态对的有限元模拟 |
| 6.3 粘接结构温度疲劳损伤的实验研究 |
| 6.3.1 试件制备和非线性超声检测方法 |
| 6.3.2 非线性超声检测结果与讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 本文主要创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读博士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（3）基于超声信号仿真的肝纤维散射体密度及非线性系数相关算法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.3 主要工作 |
| 1.4 章节安排 |
| 第2章 超声系统仿真 |
| 2.1 信号发射与接收 |
| 2.1.1 超声换能器 |
| 2.1.2 超声发射信号 |
| 2.1.3 数模转换 |
| 2.2 波束形成 |
| 2.2.1 波束形成技术 |
| 2.2.2 幅度变迹 |
| 2.2.3 超声聚焦 |
| 2.3 信号处理 |
| 2.3.1 动态滤波 |
| 2.3.2 包络提取 |
| 2.3.3 Log压缩 |
| 2.4 组织介质设置 |
| 2.4.1 空间分辨率 |
| 2.4.2 介质模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 基于散射体密度的肝纤维检测算法 |
| 3.1 散射体及仿真数据 |
| 3.1.1 散射体概述 |
| 3.1.2 仿真数据获取 |
| 3.2 基于统计分析与参数成像的方法 |
| 3.2.1 统计分布模型 |
| 3.2.2 算法原理 |
| 3.2.3 实验结果与分析 |
| 3.3 基于深度卷积神经网络的方法 |
| 3.3.1 卷积神经网络的基本构成 |
| 3.3.2 算法原理 |
| 3.3.3 实验结果及分析 |
| 3.4 真实数据验证 |
| 3.4.1 实验数据说明 |
| 3.4.2 实验结果 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 组织非线性仿真 |
| 4.1 组织超声非线性概述 |
| 4.1.1 组织超声的非线性效应 |
| 4.1.2 非线性参数与非线性成像 |
| 4.2 超声非线性传播模型 |
| 4.2.1 KZK方程 |
| 4.2.2 Westrvelt方程 |
| 4.3 基于CREANUIS的非线性仿真 |
| 4.3.1 非线性仿真概述 |
| 4.3.2 压力传播计算 |
| 4.3.3 CREANUIS简介 |
| 4.3.4 参数设置 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 非线性系数测定算法 |
| 5.1 实验数据处理 |
| 5.1.1 基/谐波信号过滤 |
| 5.1.2 希尔伯特(Hilbert)变换 |
| 5.1.3 数据预处理 |
| 5.2 基于有限振幅的单频测定算法 |
| 5.2.1 算法原理 |
| 5.2.3 验证结果 |
| 5.3 基于回归预测的算法 |
| 5.3.1 Nakagami参数处理 |
| 5.3.2 算法原理 |
| 5.4 实验结果及分析 |
| 5.4.1 评价指标 |
| 5.4.2 非线性仿真数据结果分析 |
| 5.4.3 真实数据结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
（4）混凝土非线性超声传播特性的理论与试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 问题的提出及研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 水工混凝土的超声检测 |
| 1.2.2 经典非线性超声研究 |
| 1.2.3 非经典非线性超声研究 |
| 1.3 现有研究存在问题 |
| 1.4 本文研究内容及技术路线 |
| 1.4.1 主要研究内容 |
| 1.4.2 技术路线图 |
| 第二章 混凝土非线性超声传播的理论模型分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 声波-裂纹相互作用模型 |
| 2.2.1 迟滞模型的基本原理 |
| 2.2.2 接触面模型基本原理 |
| 2.2.3 双刚度模型基本原理 |
| 2.3 非经典非线性超声的理论模型 |
| 2.3.1 基于迟滞模型的非经典非线性超声理论 |
| 2.3.2 基于接触面模型的非经典非线性超声理论 |
| 2.3.3 基于双刚度模型的非经典非线性超声理论 |
| 2.4 混凝土非线性超声传播的模型选择 |
| 2.4.1 三种理论模型的对比 |
| 2.4.2 本研究依据的理论模型 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 单个接触型界面引起超声非线性特征研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 接触型界面引起超声非线性的理论分析 |
| 3.2.1 接触型界面的定义及基本假定 |
| 3.2.2 接触型界面的非线性超声传播理论解 |
| 3.3 接触型界面的非线性超声的响应分析 |
| 3.3.1 响应分析模型建立 |
| 3.3.2 裂纹界面接触定律 |
| 3.3.3 接触型界面的响应分析 |
| 3.3.4 接触型界面的高次谐波产生规律分析 |
| 3.4 接触型界面非线性超声试验 |
| 3.4.1 含界面砂浆试样的制备 |
| 3.4.2 非线性超声测试系统 |
| 3.4.3 非线性超声测试结果分析 |
| 3.5 接触型界面引起超声非线性的特征及规律分析 |
| 3.5.1 激励幅值对非线性参数θ的影响 |
| 3.5.2 界面长度对非线性参数θ的影响 |
| 3.5.3 界面角度对非线性参数θ的影响 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 混凝土材料的非线性超声传播特征研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 混凝土材料的高次谐波产生机理分析 |
| 4.2.1 混凝土非线性超声理论模型简化 |
| 4.2.2 混凝土非线性超声理论解 |
| 4.2.3 衰减效应对非线性参数θ的影响 |
| 4.3 混凝土材料的非线性超声响应分析 |
| 4.3.1 混凝土的数值模型建立 |
| 4.3.2 混凝土的高次谐波响应分析 |
| 4.3.3 混凝土的高次谐波产生规律分析 |
| 4.4 混凝土材料的非线性超声试验 |
| 4.4.1 混凝土试样的制备 |
| 4.4.2 非线性超声测试系统 |
| 4.4.3 非线性超声测试结果与分析 |
| 4.5 混凝土材料的非线性超声特征及规律分析 |
| 4.5.1 激励幅值对非线性参数θ的影响 |
| 4.5.2 粗骨料粒径对非线性参数θ的影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 混凝土内裂纹演化过程中非线性超声传播特征研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 单轴加载下的非线性超声测试 |
| 5.2.1 混凝土试样的制备与养护 |
| 5.2.2 试验系统与测试方法 |
| 5.2.3 非线性超声测试结果与讨论 |
| 5.3 混凝土单轴加载的高次谐波产生规律分析 |
| 5.3.1 单轴加载的裂纹扩展规律 |
| 5.3.2 裂纹扩展与非线性参数的关系 |
| 5.3.3 非线性参数变化阶段划分 |
| 5.4 衰减对非线性超声效应的影响分析 |
| 5.4.1 损伤演化的非线性超声规律 |
| 5.4.2 衰减效应对非线性参数的影响 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 混凝土非线性超声信号的数字处理方法研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 傅里叶与小波变换基本理论 |
| 6.2.1 傅里叶变换基本理论 |
| 6.2.2 小波变换基本理论 |
| 6.2.3 集合经验模态分解 |
| 6.3 小波-EEMD联合去噪方法 |
| 6.3.1 小波阈值去噪原理 |
| 6.3.2 EEMD去噪原理 |
| 6.3.3 小波-EEMD联合去噪方法 |
| 6.4 非线性超声的数值信号去噪 |
| 6.4.1 含噪声非线性超声信号的建立 |
| 6.4.2 小波-EEMD信号去噪及效果验证 |
| 6.5 小波-EEMD方法的试验验证 |
| 6.5.1 混凝土试样的制备 |
| 6.5.2 非线性超声测试系统 |
| 6.5.3 混凝土试样测点布置 |
| 6.5.4 非线性超声测试结果与分析 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 研究结论与展望 |
| 7.1 研究结论 |
| 7.2 论文创新点 |
| 7.3 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表论文及参与科研情况 |
（5）基于FPGA的金属疲劳裂纹非线性超声检测系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 非线性超声检测疲劳裂纹研究现状 |
| 1.3 本文工作及章节安排 |
| 第二章 非线性超声检测理论及系统方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 非线性超声理论基础及数学模型 |
| 2.2.1 非线性超声概念 |
| 2.2.2 非线性超声与微裂纹的表征关系 |
| 2.3 非线性超声检测方法及原理 |
| 2.3.1 有限幅度法 |
| 2.3.2 声谐振频率漂移法 |
| 2.3.3 混频声场调制法 |
| 2.4 基于ZYNQ的金属微裂纹非线性超声检测系统方案设计 |
| 2.4.1 硬件设计 |
| 2.4.2 软件设计 |
| 2.4.3 超声换能器 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 非线性超声检测系统硬件平台 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 非线性超声采集卡 |
| 3.2.1 供电电路 |
| 3.2.2 信号采集电路 |
| 3.2.3 主控及存储电路 |
| 3.2.4 传输电路 |
| 3.2.5 辅助电路 |
| 3.2.6 硬件电路集成 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 非线性超声检测系统软件平台 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 功能模块 |
| 4.2.1 采样控制模块 |
| 4.2.2 数字信号处理模块 |
| 4.2.3 数据存储模块 |
| 4.2.4 数据传输模块 |
| 4.2.5 辅助模块 |
| 4.3 时序约束 |
| 4.4 ZYNQ设计参数 |
| 4.5 上位机平台 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 实验与数据分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 非线性超声检测系统实验验证环境搭建 |
| 5.2.1 高压脉冲激励器 |
| 5.2.2 非线性超声检测系统评估 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 下一步工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
（6）FV520B高强钢疲劳损伤的非线性超声检测与评价研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景和研究意义 |
| 1.2 疲劳损伤评估技术的发展 |
| 1.3 疲劳损伤非线性超声检测技术的国内外研究现状 |
| 1.3.1 非线性超声无损检测技术介绍 |
| 1.3.2 国外疲劳损伤非线性超声检测技术研究现状 |
| 1.3.3 国内疲劳损伤非线性超声检测技术研究现状 |
| 1.4 本文研究内容 |
| 第二章 非线性超声检测实验材料及设备 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 疲劳试验方案 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 疲劳试样的制备 |
| 2.3 非线性超声检测系统 |
| 2.3.1 非线性超声检测系统介绍 |
| 2.3.2 非线性超声检测方式的选择 |
| 2.3.3 激励信号频率的选取 |
| 2.3.4 超声换能器的选择 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 非线性超声检测理论与有限元仿真 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 非线性超声检测原理 |
| 3.3 兰姆波的基本理论 |
| 3.3.1 Lamb波的概念 |
| 3.3.2 lamb波的群速度与相速度 |
| 3.3.3 lamb波的多模态性及频散现象 |
| 3.4 超声非线性理论模型 |
| 3.4.1 位错弦模型 |
| 3.4.2 位错偶模型 |
| 3.4.3 裂纹对超声非线性系数的影响 |
| 3.5 接触非线性数值模型的建立 |
| 3.5.1 数值模拟方法的选择 |
| 3.5.2 模型的创建及参数设置 |
| 3.5.3 网格划分和分析步设置 |
| 3.5.4 激励信号及边界条件的设置 |
| 3.5.5 微裂纹接触设置及输出要求 |
| 3.5.6 提交并监控作业 |
| 3.6 数值分析结果 |
| 3.6.1 无微裂纹的完整数值模型分析结果 |
| 3.6.2 微裂纹接触作用的数值模型分析结果 |
| 3.6.3 微裂纹形态尺寸对超声非线性参量的影响 |
| 3.7 本章小结 |
| 第四章 非线性超声检测结果与分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数据的采集与处理 |
| 4.3 超声非线性参量与传播距离关系的研究 |
| 4.4 超声非线性参量与裂纹在两传感器之间的相对位置的研究 |
| 4.5 超声非线性参量随疲劳周次的变化规律的研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 微观观察结果与分析 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 微观观察方法与试样 |
| 5.3 超声非线性参量与疲劳损伤关联的微观机制探讨 |
| 5.3.1 板状实验的微观观察结果与讨论 |
| 5.3.2 缺口实验的微观观察结果与讨论 |
| 5.4 微裂纹等效长度与超声非线性响应的关联 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
| 1 作者简历 |
| 2 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 学位论文数据集 |
（7）基于非线性混频技术的疲劳损伤检测（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 非线性超声检测技术的研究现状 |
| 1.2.1 非线性超声检测技术的理论研究现状 |
| 1.2.2 非线性超声检测技术的应用现状 |
| 1.3 金属材料疲劳损伤的研究现状 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 2 非线性超声检测原理 |
| 2.1 材料损伤与声学非线性系数的关系 |
| 2.2 裂纹对非线性系数的影响 |
| 2.3 非线性声学系数 |
| 2.3.1 二次谐波法声学非线性系数 |
| 2.3.2 共轴异向混频非线性声学系数 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 基于共轴异向混频的信号获取与特征提取 |
| 3.1 疲劳拉伸试验 |
| 3.1.1 试件制备 |
| 3.1.2 疲劳试验机简介 |
| 3.1.3 试件疲劳拉伸 |
| 3.2 共轴异向混频非线性实验及信号获取 |
| 3.2.1 非线性超声检测系统 |
| 3.2.2 共轴异向混频实验 |
| 3.2.3 混频超声信号分析 |
| 3.3 共轴异向混频的非线性特征提取 |
| 3.3.1 基于时间反转法的非线性特征提取 |
| 3.3.2 基于总波分波相减法的非线性特征提取 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 共轴异向混频非线性声学实验结果分析 |
| 4.1 共轴异向混频检测的影响因素 |
| 4.1.1 混频交叉位置的影响分析 |
| 4.1.2 疲劳试验加载频率的影响分析 |
| 4.1.3 样品形状的影响分析 |
| 4.2 裂纹缺陷疲劳损伤的检测 |
| 4.2.1 裂纹疲劳损伤的非线性表征 |
| 4.2.2 裂纹宽度的非线性表征 |
| 4.2.3 裂纹斜度的非线性表征 |
| 4.3 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 致谢 |
（8）正交异性钢桥面板疲劳损伤非线性超声检测与评价（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 正交异性钢桥面板疲劳问题研究现状 |
| 1.2.2 闭合裂纹的非线性声学研究现状 |
| 1.2.3 闭合裂纹的有限元模拟研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.4 研究路线及技术框架 |
| 2 疲劳损伤非线性响应的理论基础及设备测试 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 超声导波在非线性固体介质中的传播特性 |
| 2.2.1 固体介质非线性 |
| 2.2.2 超声导波接触非线性传播特性 |
| 2.2.3 Lamb波传播特性 |
| 2.3 疲劳损伤非线性响应理论 |
| 2.3.1 位错非线性超声理论 |
| 2.3.2 闭合裂纹非线性超声理论 |
| 2.3.3 疲劳损伤的非线性响应分析 |
| 2.4 非线性超声检测系统各模块测试 |
| 2.4.1 探头扫频测试 |
| 2.4.2 低通滤波器测试 |
| 2.4.3 输出电压选择测试 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 钢板疲劳扩展裂纹的非线性超声识别 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 钢板疲劳扩展裂纹非线性超声识别的数值模拟 |
| 3.2.1 钢板疲劳扩展裂纹ANSYS有限元模拟建模 |
| 3.2.2 步进式扫描数值模拟 |
| 3.2.3 非线性导波传播过程可视化模拟 |
| 3.2.4 闭合裂纹成像数值模拟 |
| 3.3 钢板疲劳扩展裂纹非线性超声识别的试验研究 |
| 3.3.1 步进式扫描试验方案设计 |
| 3.3.2 步进式扫描试验结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 正交异性钢桥面板结构疲劳损伤非线性超声识别 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 正交异性钢桥面板结构疲劳损伤非线性超声识别的数值模拟 |
| 4.2.1 ANSYS有限元模拟疲劳损伤的非线性超声效应 |
| 4.2.2 非线性导波传播过程可视化模拟 |
| 4.3 正交异性钢桥面板结构疲劳损伤非线性超声识别的试验研究 |
| 4.3.1 试件制备及测试 |
| 4.3.2 正交异性钢桥面板疲劳损伤的非线性超声效应 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 正交异性钢桥面板结构疲劳寿命非线性超声评价 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 正交异性钢桥面板疲劳寿命的非线性超声检测试验 |
| 5.2.1 正交异性桥面板顶板母材的疲劳寿命评价 |
| 5.2.2 正交异性钢桥面板疲劳寿命评价 |
| 5.3 Hilbert-Huang变换 |
| 5.3.1 HHT变换原理介绍 |
| 5.3.2 HHT变换在顶板母材非线性超声检测中的应用 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表学术论文情况 |
| 致谢 |
（9）合金钢高温蠕变损伤的非线性超声导波混频表征方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 非线性超声混频研究现状 |
| 1.2.1 非线性超声纵波理论与实验研究 |
| 1.2.2 非线性超声Lamb波理论与实验研究 |
| 1.3 目前存在的主要问题 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第2章 非线性超声Lamb波混频理论基础 |
| 2.1 概述 |
| 2.2 非线性超声Lamb波混频产生条件 |
| 2.2.1 理论基础 |
| 2.2.2 模式筛选 |
| 2.2.3 仿真模拟 |
| 2.2.4 实验测量 |
| 2.3 激发参数与非线性混频激发效率关系 |
| 2.3.1 混频模态对激发效率影响 |
| 2.3.2 激励电压对激发效率影响 |
| 2.3.3 频率偏移对激发效率影响 |
| 2.3.4 周期数变化对于激发效率的影响 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 非线性超声Lamb波混频定位方法 |
| 3.1 概述 |
| 3.2 混频模式筛选 |
| 3.3 铝合金局部塑性损伤定位的仿真分析 |
| 3.3.1 仿真模型设置和方法 |
| 3.3.2 仿真结果分析 |
| 3.4 铝合金局部塑性损伤定位实验测量 |
| 3.5 小结 |
| 第4章 高温蠕变损伤非线性超声Lamb波混频测量与表征 |
| 4.1 概述 |
| 4.2 P92高温蠕变损伤的非线性Lamb波混频测量与表征 |
| 4.2.1 P92钢模式选择及试样制备 |
| 4.2.2 实验测量分析 |
| 4.2.2.1 实验测量设备与方法 |
| 4.2.2.2 实验测量及结果分析 |
| 4.3 316L高温蠕变损伤非线性超声Lamb波混频测量与表征 |
| 4.3.1 316L不锈钢材料参数测定 |
| 4.3.2 316L混频模式筛选 |
| 4.3.3 高温蠕变损伤试样制备 |
| 4.3.4 非线性超声Lamb波混频实验测量与分析 |
| 4.3.4.1 非线性超声Lamb波混频信号验证 |
| 4.3.4.2 蠕变损伤试样的非线性超声Lamb波混频实验测量 |
| 4.3.4.3 高温蠕变损伤试样微观组织演化分析 |
| 4.4 微观组织演化与超声非线性之间关系分析 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 不同材料高温蠕变损伤测量结果讨论 |
| 5.1 概述 |
| 5.2 同种材料不同混频模式之间比较 |
| 5.3 同种材料不同混频方式之间的比较 |
| 5.4 混频方法与非线性二次谐波之间比较 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文主要研究工作和结论 |
| 6.2 本文主要创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读硕士学位期间的科研情况 |
（10）一维声子晶体中的弹性波行为及可调性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 声子晶体和声学超材料 |
| 1.3 声子晶体的可调性 |
| 1.4 颗粒晶体 |
| 1.4.1 颗粒晶体概述 |
| 1.4.2 颗粒晶体中的旋转自由度 |
| 1.4.3 颗粒晶体的可调性 |
| 1.5 一维颗粒晶体理论简介 |
| 1.5.1 颗粒的接触模型 |
| 1.5.2 颗粒晶体的非线性机制 |
| 1.5.3 一维近线性颗粒晶体中的弹性波行为 |
| 1.6 本文研究内容 |
| 第2章 一维弱非线性颗粒晶体中的纵波行为及可调性 |
| 2.1 一维弱非线性单原子颗粒晶体 |
| 2.1.1 多时间尺度理论分析 |
| 2.1.2 数值仿真方法 |
| 2.1.3 纵波行为及可调性讨论 |
| 2.2 一维弱非线性双原子颗粒晶体 |
| 2.2.1 多时间尺度理论分析 |
| 2.2.2 纵波的非线性共振 |
| 2.2.3 纵波行为及可调性讨论 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 一维弱非线性颗粒晶体中的耦合波行为及可调性 |
| 3.1 一维弱非线性单原子颗粒晶体 |
| 3.1.1 多时间尺度理论分析 |
| 3.1.2 耦合波行为讨论 |
| 3.2 一维弱非线性单原子颗粒晶体-基板结构 |
| 3.2.1 多时间尺度理论分析 |
| 3.2.2 耦合波的非线性共振与可调性讨论 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 一维近线性颗粒晶体-V形槽结构中的耦合波行为及可调性 |
| 4.1 理论分析 |
| 4.1.1 一维颗粒晶体-V形槽结构模型 |
| 4.1.2 接触模型 |
| 4.1.3 本章模型中的接触刚度 |
| 4.1.4 运动方程和色散关系 |
| 4.1.5 特殊声传播模态 |
| 4.2 耦合波行为及可调性讨论 |
| 4.2.1 基于外部切向力变化的可调性 |
| 4.2.2 基于V形槽倾角变化的可调性 |
| 4.2.3 基于外部扭转力矩变化的可调性 |
| 4.3 数值仿真计算 |
| 4.3.1 弹性波的频率响应函数 |
| 4.3.2 弹性波的传播特性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 一维压电声子晶体中弹性波带隙的可调性 |
| 5.1 可调性带隙特性 |
| 5.2 弹性波传输特性 |
| 5.3 压电声子晶体的实验测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、Measurement of reflected second harmonics and nonlinearity parameter using a transducer with complex structure（论文参考文献）
- [1]超声兰姆波二次谐波发生效应的理论、实验及应用研究进展[J]. 李卫彬,项延训,邓明晰. 科学通报, 2022(07)
- [2]基于非线性导波的粘接结构损伤超声无损评价[D]. 李晓阳. 北京交通大学, 2021(02)
- [3]基于超声信号仿真的肝纤维散射体密度及非线性系数相关算法研究[D]. 何明松. 四川大学, 2021(02)
- [4]混凝土非线性超声传播特性的理论与试验研究[D]. 聂智超. 重庆交通大学, 2021(02)
- [5]基于FPGA的金属疲劳裂纹非线性超声检测系统研究[D]. 鲍磊. 电子科技大学, 2021(01)
- [6]FV520B高强钢疲劳损伤的非线性超声检测与评价研究[D]. 王超. 浙江工业大学, 2020(02)
- [7]基于非线性混频技术的疲劳损伤检测[D]. 王浩坤. 中北大学, 2020(11)
- [8]正交异性钢桥面板疲劳损伤非线性超声检测与评价[D]. 郑芳彤. 大连理工大学, 2020(02)
- [9]合金钢高温蠕变损伤的非线性超声导波混频表征方法[D]. 王奇安. 华东理工大学, 2020(01)
- [10]一维声子晶体中的弹性波行为及可调性研究[D]. 张起成. 哈尔滨工程大学, 2020(04)