基于非线性表面波检测奥氏体不锈钢应力腐蚀早期损伤的仿真研究

发布时间：2022-01-19 11:04

　　为了探索利用非线性表面波检测奥氏体不锈钢应力腐蚀早期损伤的方法,应用ANSYS和ABAQUS有限元数值模拟软件,基于弹塑性变形本构关系,采用重构的方法,实现应力场与超声场的耦合,进一步探讨恒应力状态下微裂纹的宽度与深度、受力方向（拉/压）与大小对非线性超声表面波传播特性的影响。结果表明,恒载荷作用下,微裂纹宽度与非线性系数呈负相关,深度与非线性系数呈正相关;拉应力作用下,微裂纹变宽,透射表面波能量降低,界面周期性振动引发的拍击和滑移效应减弱,抑制高次谐波的产生,而且微裂纹极限宽度随着拉应力的增大而减小;压应力的作用效果与之相反。所以非线性表面波与恒应力状态下微裂纹之间交互作用的研究对应力腐蚀早期损伤的检测有重要的工程应用价值。 

【文章来源】：机械工程学报. 2020,56(10)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

基于重构应力场的非线性表面波声场模型

激发载荷F作用下声源处产生的应力σ如表2所示，不同激发载荷下激励声源处的形变如图3所示。显然，当激发载荷过大时，声源处发生明显的塑性变形，如图3b所示。为了充分反映缺陷而致的非线性效应，减小材料本身的非线性影响，施加的激发载荷应确保声源处不发生塑性变形。由表2可知，当激发载荷F=340 N时，激励声源处产生的应力略小于屈服强度，故激发载荷F选为340 N。1.3 表面波非线性特征验证

利用第1.1节构建无裂纹的完整模型以及含有裂纹(65 nm×300μm)的缺陷模型，二者均未受到恒应力作用。当激发载荷为340 N时，两个模型接收信号对应的频谱如图4所示，虚线框内为局部放大图。对比发现：无裂纹时，接收信号只有幅值较高的主频成分；有裂纹时，主频幅值显著降低，且在5 MHz处有明显的峰值，表明有二阶谐波分量产生，表现出明显的表面波非线性特征。1.4 激发载荷对微裂纹非线性超声响应的影响

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3596739