《基於超聲導波換能器陣列的腐蝕性缺陷幾何形態識別》是依託北京理工大學，由徐春廣擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於超聲導波換能器陣列的腐蝕性缺陷幾何形態識別
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：徐春廣
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
將構件中缺陷幾何形態與其邊界和載荷條件結合起來，是實現構件完整性、可靠性、安全性和壽命無損評估準確預測的一條有效途徑；真實和量化地得到材料中缺陷幾何形態參數是實現準確評估和預測的重要前提；腐蝕性缺陷普遍發生於運輸和存儲腐蝕性物質的容器以及船舶和飛行器等板殼類構件上，導致壁厚變薄和更大的安全隱患，及時檢測到腐蝕性缺陷的出現並監測其擴展狀況，對保障該類設備的在役安全運行具有重要意義；蘭姆波在板中傳播時聲場遍及整個壁厚且傳播距離較遠，因而常用於板類材料的檢測；本項目擬利用超聲導波換能器陣列技術識別腐蝕性缺陷幾何形態參數，研究換能器陣列的配置方式及發射和接收技術，分析超聲導波在有腐蝕性缺陷板類構件中的聲場分布規律，建立換能器陣列聲場的數學模型以及描述缺陷幾何形態特性的橢球體數學模型，研究超聲導波參數與缺陷幾何形態參數的理論關係，最終實現對板類構件半腐蝕性缺陷幾何形態參數的量化識別。
結題摘要
對廣泛套用於船舶、飛行器以及運輸和存儲腐蝕性物質的容器等板殼類構件上的腐蝕性缺陷進行及時檢測並對其擴展情況進行監測，對提高設備的完整性、可靠性和安全性，保障設備的在役安全運行具有重要意義。本項目在換能器陣列結構的最佳化配置和收發控制技術、換能器陣列向量聲場數學模型、缺陷幾何形態數學模型、導波聲束與缺陷界面的相互作用及其理論描述方面開展了大量的研究工作。採用數學物理方程建立了超聲導波在各向同性和各向異性介質中的傳播模型，通過頻散方程二分法求解，獲得的傳播規律以及單模態超聲導波激勵和控制方法；通過仿真分析，建立了超聲導波傳播和聲波與缺陷相互作用的有限元模型；採用時頻域聯合分析和經驗模態分解方法獲取了單模態導波信號參數對缺陷幾何特徵敏感性；在前述研究的基礎上，通過對陣列換能器結構的最佳化配置和收發控制技術以及在透射和反射模式下的陣列成像技術研究，提出了能夠對腐蝕性缺陷幾何形態和位置等信息綜合表示的特徵參數掃描成像和橢圓陣列成像技術，並搭建了具有自主智慧財產權的超聲導波換能器陣列腐蝕性缺陷陣列檢測系統。經仿真分析和實驗驗證表明：該技術缺陷定位準確，缺陷尺寸的檢測誤差小於等於8%。
