微裂紋的激光聲表面波頻域檢測(cè)及激光加熱輔助的時(shí)域檢測(cè)研究.pdf

1、當(dāng)工件結(jié)構(gòu)不規(guī)則或材料非均勻時(shí)，很容易在局部形成應(yīng)力集中，導(dǎo)致工件表面或亞表面形成微小的裂紋。早期微裂紋開(kāi)口尺寸很小，裂紋壁容易互相接觸。本文基于微裂紋易發(fā)生局部閉合的特點(diǎn)，針對(duì)微裂紋的檢測(cè)和識(shí)別方法進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。
　　通過(guò)理論推導(dǎo)得到了裂紋受激光輻照發(fā)生溫升和熱膨脹的過(guò)程，證明了激光輻照能夠引起裂紋壁的位移，且位移的大小與輻照激光的功率及作用時(shí)間密切相關(guān)。依據(jù)熱傳導(dǎo)理論及熱彈性力學(xué)理論，用有限元方法模擬了相關(guān)溫升及熱膨脹

2、過(guò)程，得到了裂紋壁不同深度處溫度和位移隨加熱時(shí)間變化的情況，進(jìn)而對(duì)材料微裂紋受熱膨脹易發(fā)生局部閉合的現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。
　　在明確了微裂紋受熱膨脹易發(fā)生局部閉合的基礎(chǔ)上，提出了基于激光加熱輔助的微裂紋檢測(cè)方法，通過(guò)比較對(duì)應(yīng)不同掃描位置處加熱與自然冷卻后信號(hào)的差值，檢測(cè)出了發(fā)動(dòng)機(jī)葉片上的疲勞裂紋。在此基礎(chǔ)上，改進(jìn)了激發(fā)光與加熱光同步掃描的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，提出掃描加熱源法，僅通過(guò)掃描加熱激光源，實(shí)現(xiàn)了玻璃上的微裂紋檢測(cè)。分別使用投捕法(pit

3、ch-catch)、掃描激光源法和掃描加熱源法對(duì)表面同時(shí)含有裂紋和突起的樣品進(jìn)行檢測(cè)，驗(yàn)證了掃描加熱源法在識(shí)別微裂紋方面的優(yōu)勢(shì)。
　　基于脈沖激光源在材料中熱彈激發(fā)超聲的經(jīng)典理論，建立了激光激發(fā)聲表面波經(jīng)裂紋傳播的有限元模型。通過(guò)改變模型中V型槽的開(kāi)口寬度和深度，分析了不同尺寸裂紋對(duì)透射聲表面波幅值的影響。實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)改變加熱激光配置:固定加熱時(shí)間，改變加熱功率以及固定加熱功率，改變加熱時(shí)間，分析了裂紋閉合程度對(duì)聲表面波透射率的影