激光超声无损检测

本文介绍自行研制的非接触式激光超声激励和检测系统，采用共焦式法布里—珀珞干涉仪实现对纳米量级微幅单次超声窄脉冲的检测，并应用该系统进行激光超声探伤及测定材料弹性常数的研究，实验结果表明激光超声技术是有效而且实用的     

激光衍射谱测量金属塑性变形的方法研究

本文讨论了弹性和塑性变形对金属表面衍射谱的不同影响,根据激光衍射谱的变化测量金属塑性变形的表面光反射率方法,对45~#钢材进行了测量,结果表明这种测试方法是可行的。同时测得了金属弹塑性变形与谱面衍射光强、逸出光强的关系曲线;对比了不同光路布置后提出了最佳方案;发现光强比与对数应变曲线的拐点可作为材料是否发生塑性变形的判据。     

激光陀螺抖动偏频解调与微小角速度检测

—本文讨论了激光陀螺抖动偏频解调与微小角速度检测的主要技术难点。针对难点，在整周期采样解调基础上提出了脉冲边沿触发鉴相解调方案，同时对该方案的合理性进行了详细分析和理论证明。文章最后指出，该方案对大角速度的高精度检测同样适用。     

冰体内气泡缺陷特征的“机器视觉”无损检测方法

内部气泡对冰的力学性能影响较大,为深入了解气泡缺陷特征,通常采用切片的方式来观察冰体内部气泡分布,但需从整个冰体中切割取样,并且观测过程会彻底破坏样品。本文基于光的散射原理,设计了可控移动片光源倾斜入射和垂直图像采集的光路系统,发展了冰中缺陷特征的高效率定量无损检测方法。实验利用气泡对光源的散射现象提升了相机对冰体中气泡的辨识度,根据片光源的移动速度和气泡散射存在时长得到垂直冰面方向上气泡的尺寸,最终实现了对冰中气泡三维位置信息的准确采集。本文首先通过对透明亚克力材料中已标定形状和三维位置气泡缺陷的实验测量,验证了方法的可行性。然后对含气泡冰体进行测量,分析得到了冰体中气泡形状、位置分布、数量以及体积分数等信息。本文实验方法为非接触式测量,不会对冰体造成破坏,因而不会对同一冰样的后续使用产生影响。本文所得结果可为冰的力学性能研究以及透明材料的无损检测提供帮助及参考。     

应力波的激光产生和检测

应力波的激光产生和检测，是一个受到各领域专家关注的、在无损检测和应用力学等方面有着极大应用潜力和研究兴趣的新兴领域。针对其力学方面、实验技术和应用前景等，本文对有关原理、方法、技术和实用进行了简要的归纳与总结。     

激光修复中的若干关键问题及常用检测技术

作为金属增材制造的重要分支,激光修复技术是装备再制造等战略性新兴产业的核心技术之一,已在航空航天、国防装备等关键领域获得推广应用。研究结果表明应力、应变场的演化与成型后修复体的缺陷分布、几何形貌等紧密相关,是决定修复质量的关键因素之一。相关参量的在线测量与表征是工业界和学术界广泛关注的重要问题,然而激光修复过程复杂、测量环境恶劣,传统检测方法和技术难以直接应用,迫切需要发展适用于激光修复工程的检测新技术。目前,与激光修复过程相匹配的原位监测手段仍然较为匮乏,对此本文调研分析了激光修复中的关键问题、常用检测技术的优点和所面临的挑战,并进行了展望,可为激光修复工艺研究提供有益借鉴。     

孔洞裂纹问题的一种数值方法

研究孔洞与裂纹的相互作用问题,通过把适于单一裂纹的Bueckner原理扩充到含有多孔洞多裂纹的一般体系,将原问题分解为承受远处载荷不含裂纹不含孔洞的均匀问题,和在远处不承受载荷但在裂纹面上和孔洞表面上承受面力的多孔洞多裂纹问题.于是,以应力强度因子作为参量的问题可以通过考虑后者来解决,而利用笔者提出的杂交位移不连续法,这种多孔洞多裂纹问题是容易数值求解的.算例说明该数值方法对分析平面弹性介质中孔洞与裂纹的相互作用既简单又有效.     

30CrMnSiN钢板表面塑性损伤的激光检测

本文根据激光衍射谱谱面光强度随塑性损伤的变化规律，用３０ＣｒＭｎＳｉＡ材料进行了实测，给出了应变与损伤变量Ｄ（Ｋ）的关系曲线，并对加载和卸载条件下的Ｄ（Ｋ）￣ε曲线进行了比较，结果再次表明，用衍射光强比来定义损伤变量是可行的，该方法检测方便，计算简单、具有较高的精度，可望成为塑性损伤检测的一种有效方法，３０ＣｒＭｎＳｉＡ材料沿垂直于轧制方向拉伸的力学性能及损伤状态优于平行轧制方向，且用空穴面积百分     

基于激光超声场检测的材料常数测量方法

由于采用干涉仪的激光超声技术造价较高,对环境噪声极为敏感,很难在工业中得到广泛应用,为此开发了基于压电传感器的激光超声场检测仪(LUFT)。该系统采用激光激发、压电传感接收的方式,既保留了激光高分辨率的优势,又兼具了系统造价低、使用方便的特点。本文中,利用该检测仪对标准钢试样及不同厚度的铝试样进行了测量,获得其表面波和纵波波速,并根据固体力学理论得到铝的泊松比和杨氏模量。计算结果与文献参考值误差较小,说明该方法的可行性,也说明了该激光超声场检测仪的可靠性。     

用压电材料进行损伤鉴别的理论与数值分析

对压电材料用于损伤监测的理论和数值分析做了一些研究。首先,设计了一种用压电材料进行损伤监测的模型。然后,对这个模型进行分析,找出简单有效的解答办法,将求解过程分解为断裂力学分析和压电分析两部分,并通过适当的假设,进行了详细的理论推导。通过正电有限元程序进行仿真计算,将数值计算结果与理论解进行比较以验证提出理论的正确性,并分析得到了裂纹参数与压电层表面电势变化之间的关系和普通弹性材料泊松比对波峰参数的影响。最后,用提出的方法验算了两个例题。从结果来看,理论结果和数值结果非常接近。     

铁磁材料单向应力无损检测实验研究

传统的四磁极磁测应力传感器不仅存在结构对称性差异,而且其难以保障检测输出信号零点值为零.引入标准补偿试件平衡待测试件的工况误差,实现环境变量的自动补偿;采取检测线圈同相串联接法,以线圈连接中间接点与电位器滑动点间的电压信号作输出,使零点值可调.实验结果表明,该方法实现了对电路零点值的准确调节,而且传感器的输出特性与理论推导结果呈线性吻合.因此,该传感器可以实现铁磁材料单向应力测试.     

小角裂纹应力强度因子的权函数解

本文把作者近年来发展的三维权函数法推广应用于平板角裂纹问题,计算了含小角裂纹的平板受远方拉伸及弯曲载荷下的应力强度因子,所提供的解答覆盖了疲劳断裂的研究及工程应用中所关心的小角裂纹的范围。本文的解与文献中的有限元结果进行了广泛的比较,两者之间有极好的一致性。     

用裂纹张开位移全场拟合法求应力强度因子-边裂纹问题

从一组给定的裂纹张开位移(COD)资料求应力强度因子(SIF)的好方法应具有以下特征:(1)这个方法应最大限度地利用已知的COD信息;(2)数值计算只包含位移量;(3)后处理简单;(4)所得到的SIF的误差可由COD资料本身的误差来估计.该文将求内裂纹SIF的COD全场拟合法扩充应用到边裂纹问题,该方法具有上述优点.对几种典型的边裂纹用边界元法得到的COD资料,用这种方法得到了可靠性高、一致性好的SIF,其计算精度与所用的COD资料的平均精度具有相同的量级.     

蠕变压痕实验的计算机模拟

采用有限元的方法对双相材料的蠕变压痕实验进行了数值模拟，在有限元数值解的基础上，定义了相应于传统单轴蠕变实验的“等效应力”和“等效应变”，建立了蠕变压痕实验同传统单轴蠕变实验之间的关系，给出了确定薄膜蠕变应力指数和蠕变常数的方法；同时数值解的结果表明，实验中通过控制压痕深度不超过薄膜厚度的 ５％～１０％，忽略基体的硬化指数对确定薄膜性能的影响存在一定的误差，但基体的弹性模量对确定薄膜的蠕变性能影响不大。     

激光辐照下预内压低碳钢圆柱壳爆裂断口分析

通过实验揭示了预内压低碳钢薄柱壳在激光辐照下裂纹萌生、扩展和止裂过程的较完整物理图象。对断口特性进行了深入分析，发现辐照区上裂纹的形成和扩展机制以韧性为主，断口在柱壳壁厚度方向有明显分层，如外层为塑性变形层，内层是韧窝或层状撕裂，部分试件的最内层出现脆性石头状断口。给出了激光辐照区应力分布与裂纹萌生之间的关系，同时探讨了激光辐照区材料金相组织变化对材料细观损伤和初始裂纹萌生的影响，有助于进一步对激光辐照下柱壳的断裂问题进行更深入的理论研究。     

SH波对有部分脱胶衬砌的圆形孔洞的散射

本文研究了圆形孔洞内衬砌与孔洞部分脱胶时对ＳＨ波的散射．将脱胶区看作表面不相接触的弧形界面裂纹，利用波函数展开法，并引入裂纹面的位错密度函数，将问题归结为一组奇异积分方程．通过数值计算获得了动应力强度因子（ＤＳＩＦ）和远场位移及散射截面（ＳＣＳ）．结果显示：由于脱胶，ＤＳＩＦ和ＳＣＳ在较低的频率上发生共振．     

ANALYSIS OF 3-D NOTCHED/CRACKED STRUCTURES BY USING EXTENDED BOUNDARY ELEMENT METHOD 1)

在线弹性理论中,三维 V 形切口/裂纹结构尖端区域存在多重应力奇异性,常规数值方法不易求解. 本文提出和建立了三维扩展边界元法 (XBEM),用于分析三维线弹性 V 形切口/裂纹结构完整的位移和应力场. 先将三维线弹性 V 形切口/裂纹结构分为尖端小扇形柱和挖去小扇形柱后的外围结构. 尖端小扇形柱内的位移函数采用自尖端径向距离 $r$ 的渐近级数展开式表达,其中尖端区域的应力奇异指数、位移和应力特征角函数通过插值矩阵法获得. 而级数展开式各项的幅值系数作为基本未知量. 挖去扇形域后的外围结构采用常规边界元法分析. 两者方程联立求解可获得三维 V 形切口/裂纹结构完整的位移和应力场,包括切口/裂纹尖端区域精细的应力场. 扩展边界元法具有半解析法特征,适用于一般三维 V 形切口/裂纹结构完整位移场和应力场的分析,其解可精细描述从尖端区域到整体结构区域的完整应力场. 作者研制了三维扩展边界元法程序,文中给出了两个算例,通过计算结果分析,表明了扩展边界元法求解三维 V 形切口/裂纹结构完整应力场的准确性和有效性.     

激光诱导石墨等离子体羽的时／空分辨光谱的测量和分析

本文报告了在不同的ＹＡＧ激光束能流密度下（０．２Ｊ／ｃｍ￣２一３００Ｊ／ｃｍ￣２）产生的石墨等离子体羽的时间和空间分辨光谱的测试结果，并据此分析了羽的形成和发展过程，给出了可能的动力学模型及ＣⅢ，ＣⅡ和Ｃ＿２的速度和粒子数密度的变化情况．