考虑弯曲和轴向振动模态的一维梁压电阻抗模型及试验研究

同时考虑一维梁结构的弯曲和轴向振动,对其压电阻抗模型进行建模分析和试验验证。在0.02～42 kHz频段内区分并标记了一维钢梁弯曲振动模态前18阶及轴向振动模态前3阶。结果表明:在0.02～7.5kHz频段内,数值计算和试验结果中谐振峰对应频率的相对误差较大:11.7%～16.5%,其原因可能是低频时振动能量较低且波的传播受结构阻尼、边界条件及环境噪音等因素影响较为明显;在7.5～42kHz范围内,两者谐振峰位置符合良好,相对误差较小:0.11%～2.31%,表明该模型在高频段具有较好的适用性;轴向振动模态对应频率大于弯曲振动模态。本研究为结构健康监测过程中检测频段的选取及损伤信息的提取提供参考。     

铸造奥氏体不锈钢中铁素体与奥氏体位向关系及其对声衰减的影响

研究了铸造奥氏体不锈钢中铁素体与奥氏体位向关系及其对超声散射衰减的影响.利用电子背散射衍射技术表征了两相的晶体取向及其位向关系,基于真实的铁素体形貌建立了二维声传播各向异性模型并利用时域有限差分法进行了计算,分析了不同位向关系、铁素体形貌特征对声衰减系数的影响规律并进行了实验验证.结果表明：铸造奥氏体不锈钢奥氏体晶粒中散布着形状复杂的铁素体,典型铁素体形貌为条状和岛状;铁素体与奥氏体的位向关系以Kurdjumov-Sachs关系为主,少量满足Nishiyama-Wassermann关系.对声传播过程进行计算,发现两相位向关系和铁素体形貌协同作用影响超声波传播,在较高检测频率（15 MHz）下对散射衰减的影响不能忽略.结合“原位”实验对奥氏体<101>柱状晶粒的声衰减影响因素进行了定量分析,发现对于单一铸造奥氏体晶粒,晶粒内部取向不均匀性、奥氏体-铁素体位向关系以及奥氏体晶粒内铁素体形态都是超声散射衰减的主要原因.     

基于压电阻抗技术的奥氏体不锈钢力学损伤定量监测

采用压电阻抗(Electro-mechanical impedance,EMI)技术对奥氏体不锈钢在拉伸过程中的力学损伤进行了定量监测实验研究.选择不同损伤状态下阻抗谱谐振峰频率偏移量△f及均方根偏差(Root-mean-square deviation,RMSD)值作为损伤识别指数,结果表明:在试样弹性变形阶段,△f和RMSD值很小,并且在加载过程中基本保持不变或小有波动;试样发生塑性变形以后,二者均明显增加,其中,△f值由0.05kHz随加载应力逐渐增加至1.65kHz时试样发生断裂,而RMSD由1.3％增大至17.6％后逐渐减小.文中对这种差别出现的原因及两参数各自的特点进行了讨论.显微分析结果证实材料弹塑性转变过程中两参数的变化与试样微观损伤具有很好的对应性,表明利用压电阻抗技术监测和评价核电管道用奥氏体不锈钢的力学损伤具有可行性.