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超声红外热波检测中的振动特性及声混沌分析

田干,  杨正伟,  朱杰堂,  张炜,  罗文源

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田干, 杨正伟, 朱杰堂, 张炜, 罗文源. 超声红外热波检测中的振动特性及声混沌分析[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(3): 304003-0304003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0304003
引用本文: 田干, 杨正伟, 朱杰堂, 张炜, 罗文源. 超声红外热波检测中的振动特性及声混沌分析[J]. 红外与激光工程, 2016, 45(3): 304003-0304003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0304003
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Tian Gan, Yang Zhengwei, Zhu Jietang, Zhang Wei, Luo Wenyuan. Vibration characteristics and acoustic chaos analysis of ultrasonic infrared thermal wave test[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(3): 304003-0304003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0304003
Citation: Tian Gan, Yang Zhengwei, Zhu Jietang, Zhang Wei, Luo Wenyuan. Vibration characteristics and acoustic chaos analysis of ultrasonic infrared thermal wave test[J]. Infrared and Laser Engineering, 2016, 45(3): 304003-0304003(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0304003
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超声红外热波检测中的振动特性及声混沌分析

doi: 10.3788/IRLA201645.0304003
  • 1.

    火箭军工程大学602室,陕西 西安 710025;

  • 2.

    中国酒泉卫星发射中心,甘肃 酒泉 736200

基金项目: 

国家自然科学基金(51305447,51575516)

详细信息
    作者简介:

    田干(1982-),男,讲师,博士,主要从事飞行器结构无损检测与故障诊断方面的研究。Email:tiangantian@163.com

    通讯作者: 杨正伟(1984-),男,讲师,博士,主要从事飞行器结构无损检测与故障诊断方面的研究。Email:yangzhengwei1136@163.com

  • 中图分类号: TP274

Vibration characteristics and acoustic chaos analysis of ultrasonic infrared thermal wave test

  • 1.

    602 Office of Rocket Force University of Engineering,Xi'an 710025,China;

  • 2.

    Jiuquan Satellite Launch Center,Jiuquan 736200,China

  • 摘要: 为了消除超声热波检测中的驻波现象对检测结果的不利影响,运用数值仿真方法研究了构件在超声激励下的振动特性和声混沌现象。首先,通过建立含裂纹损伤的复合材料构件的有限元模型,研究了不同激励频率条件下构件的驻波共振模态,发现构件在超声谐波激励下的响应仍是谐波,且响应频率与激励频率相同,容易产生驻波共振。然后,通过改进仿真模型,分析了声混沌对检测结果的影响,结果表明:在相同激励频率条件下,声混沌的产生能够消除驻波,更有助于提高复合材料构件损伤处的表面温差,并且随着激励频率的增加,声混沌现象出现的概率也增加。实际检测过程中,可据此改善检测条件提高检测能力。
    Abstract: The aim of this paper is to study and solve the disadvantage of standing wave on the damage detection by ultrasonic thermal wave testing technology. The vibration characteristics and acoustic chaos phenomena of the structure under ultrasonic excitation were numerically analyzed. Firstly, by establishing a composites finite model with a crack, the resonance models of the structure under different excitation frequencies were analyzed. It is found that the harmonic wave response of the structure under harmonic ultrasonic wave with the response frequency was equals to the excitation frequency, and the standing wave easily appeared. Then, by improving the composites finite model, the influences on the testing result caused by acoustic chaos were analyzed. The numerical results show that, under the same excitation frequency, the standing wave was effectively eliminated by acoustic chaos. Acoustic chaos is beneficial to the detection by increasing the surface temperature difference at the damage, and the probability of acoustic chaos generated is increased by increasing the excitation frequency. And the detection capability and conditions can be improved according to this result.
  • [1] Cho Jaiwan, Yongchil Seo, Jung Seungho, et al. Defect defection whthin a pipe using ultrasound excited thermography[J]. Nuclear Engineering and Technology, 2007, 39(5):637-646.
    [2] Marco Morbidini, Peter Cawley, Tim Barden, et al. Prediction of the thermosonic signal from fatigue cracks in metals using vibration damping measurements[J]. Journal of Applied Physics, 2006, 100(10):104905.1-13.
    [3] Vavilov V P. Dynamic thermal tomography:Recent improvements and applications[J]. NDT E International, 2015, 71:23-32.
    [4] Qin Lei, Liu Junyan, Gong Jinlong, et al. Testing surface crack defects of sheet metal with ultrasonic lock-in thermography[J]. Infrared and Laser Engineering, 2013, 42(5):1123-1130. (in Chinese)秦雷, 刘俊岩, 龚金龙, 等. 超声红外锁相热像技术检测金属板材表面裂纹[J]. 红外与激光工程, 2013, 42(5):1123-1130.
    [5] Liu Hui, Liu Junyan, Wang Yang. Detection of contacting interface-type defects using ultrasound lock-in thermography[J]. Optics and Precision Engineering, 2010, 18(3):653-660. (in Chinese)刘慧, 刘俊岩, 王扬. 超声锁相热像技术检测接触界面类型缺陷[J]. 光学精密工程, 2010, 18(3):653-660.
    [6] Ma Wenwei, Jie Xishun, Tan Shumei, et al. Physics (Fourth Edition Volumn II)[M]. Beijing:Higher Education Press, 1999:67-72. (in Chinese)马文蔚, 解希顺, 谈漱梅, 等. 物理学(下册第四版)[M]. 北京:高等教育出版社, 1999:67-72.
    [7] Song Yuanjia, Zhang Wei, Tian Gan, et al. Damage detection of composites based on ultrasonic infrared thermography technique[J]. Journal of Solid Rocket Technololgy, 2012, 35(4):559-564. (in Chinese)宋远佳, 张炜, 田干, 等. 基于超声红外热成像技术的复合材料损伤检测[J]. 固体火箭技术, 2012, 35(4):559-564.
    [8] Han Xiaoyan, Li Wei, Zeng Zhi. Acoustic chaos and sonic infrared imaging[J]. Applied Physics Letters, 2002, 81(17):3188-3190.
    [9] Han Xiaoyan, Zeng Zhi, Li Wei, et al. Importance of acoustic chaos in sonic IR imaging NDE[C]//Review of Quantitative Nondestructive Evaluation23. AIP Conference Proceedings, 2004, 700:496-500.
    [10] Han Xiaoyan, Zeng Zhi, Li Wei, et al. Acoustic chaos for enhanced detectability of cracks by sonic infrared imaging[J]. Journal of Applied Physics, 2004, 95(7):3792-3797.
    [11] Han Xiaoyan, Sarwar Islam Md, Newaz G, et al. Finite-element modeling of the heating of cracks in sonic infrared imaging[J]. Journal of Applied Physics, 2006, 99(7):074905.1-7.
    [12] Igor Yu Solodov, Boris A Korshak. Instability, chaos, and memory inacoustic-wave-crack interaction[J]. Physical Review Letters, 2002, 88(1):014303.1-3.
    [13] Ahsan Mian, Golam Newaz, Xiaoyan Han, et al. Response of sub-surface fatigue damage under sonic load-A finite element study[J]. Composites Science and Technology, 2004, 64(9):1115-1122.
  • [1] 李恪, 梁家平, 姚瑶, 张杨, 宗思光, 刘涛.  汽化激光致声跨界通信的三维数值特性 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230100-1-20230100-13. doi: 10.3788/IRLA20230100
    [2] 邹锦阳, 张雅婷, 丁欣, 姚建铨.  激光致声混凝土内部空洞检测 . 红外与激光工程, 2023, 52(1): 20220306-1-20220306-10. doi: 10.3788/IRLA20220306
    [3] 林丽, 刘新, 朱俊臻, 冯辅周.  基于CNN的金属疲劳裂纹超声红外热像检测与识别方法研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210227-1-20210227-9. doi: 10.3788/IRLA20210227
    [4] 傅杨奥骁, 江涛, 刘庆宗, 丁明松, 李鹏, 董维中, 高铁锁, 许勇.  高超声速飞行器热喷高温燃气红外辐射特性数值模拟 . 红外与激光工程, 2022, 51(10): 20220023-1-20220023-10. doi: 10.3788/IRLA20220023
    [5] 寇光杰, 杨正伟, 贾庸, 张炜, 杜莹.  复杂型面叶片裂纹的超声红外热成像检测 . 红外与激光工程, 2019, 48(12): 1204002-1204002(9). doi: 10.3788/IRLA201948.1204002
    [6] 李永君, 肖俊峰, 朱立春, 张炯, 高斯峰, 唐文书, 南晴.  热障涂层厚度激光透射法红外热波检测技术研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 704003-0704003(5). doi: 10.3788/IRLA201746.0704003
    [7] 龚金龙, 盖志刚, 解维浩, 刘恩晓, 禹定峰, 刘俊岩, 王扬.  CFRP层板缺陷红外热波雷达成像检测概率研究 . 红外与激光工程, 2017, 46(10): 1004005-1004005(9). doi: 10.3788/IRLA201784.1004005
    [8] 郭兴旺, 管和清, 刘颖韬, 唐佳.  半透明材料红外热像检测的光谱特性和光源选择 . 红外与激光工程, 2017, 46(1): 104001-0104001(9). doi: 10.3788/IRLA201746.0104001
    [9] 冯辅周, 闵庆旭, 朱俊臻, 徐超, 曹维.  超声红外锁相热像中金属疲劳裂纹的生热特性 . 红外与激光工程, 2017, 46(7): 704004-0704004(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0704004
    [10] 李胜勇, 吴荣华, 王晓宇, 王江安, 宗思光.  液体中激光声传输特性 . 红外与激光工程, 2017, 46(4): 406006-0406006(6). doi: 10.3788/IRLA201746.0406006
    [11] 冯辅周, 张超省, 宋爱斌, 闵庆旭, 朱俊臻.  超声红外热像检测中疲劳裂纹的检出概率模型研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(3): 304005-0304005(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0304005
    [12] 华浩然, 袁丽华, 邬冠华, 吴伟.  透射法的红外热波缺陷定量检测研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 204007-0204007(6). doi: 10.3788/IRLA201645.0204007
    [13] 张超省, 宋爱斌, 冯辅周, 闵庆旭, 朱俊臻.  超声红外热像检测条件的优化方法研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(2): 204005-0204005(8). doi: 10.3788/IRLA201645.0204005
    [14] 冯辅周, 张超省, 闵庆旭, 王鹏飞.  超声红外热像技术中金属平板裂纹的生热特性 . 红外与激光工程, 2015, 44(5): 1456-1461.
    [15] 王冬冬, 张炜, 金国锋, 杨正伟, 田干.  尖点突变理论在红外热波检测图像分割中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 1009-1015.
    [16] 闫勇, 姚劲松.  光学小卫星振动夹具设计及动特性分析 . 红外与激光工程, 2014, 43(S1): 43-48.
    [17] 潘雄, 张春生, 王夏霄, 王熙辰, 赵亚飞, 王定球.  反馈延迟对光纤陀螺振动误差特性的影响 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2607-2612.
    [18] 秦雷, 刘俊岩, 龚金龙, 姜斌, 王扬.  超声红外锁相热像技术检测金属板材表面裂纹 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1123-1130.
    [19] 吕事桂, 杨立, 范春利, 王为清.  采用混沌-LM混合解法的材料缺陷单面红外检测定量辨识 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 317-323.
    [20] 刘俊岩, 刘 勋, 王 扬, .  线性调频激励的红外热波成像检测技术 . 红外与激光工程, 2012, 41(6): 1416-1422.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-07-10
  • 修回日期:  2015-08-12
  • 刊出日期:  2016-03-25

超声红外热波检测中的振动特性及声混沌分析

doi: 10.3788/IRLA201645.0304003
  • 1. 火箭军工程大学602室,陕西 西安 710025;
  • 2. 中国酒泉卫星发射中心,甘肃 酒泉 736200
    • 作者简介:

    田干(1982-),男,讲师,博士,主要从事飞行器结构无损检测与故障诊断方面的研究。Email:tiangantian@163.com

    通讯作者: 杨正伟(1984-),男,讲师,博士,主要从事飞行器结构无损检测与故障诊断方面的研究。Email:yangzhengwei1136@163.com
  • 收稿日期: 2015-07-10
  • 修回日期: 2015-08-12
  • 刊出日期: 2016-03-25
基金项目:

国家自然科学基金(51305447,51575516)

  • 中图分类号: TP274

摘要: 为了消除超声热波检测中的驻波现象对检测结果的不利影响,运用数值仿真方法研究了构件在超声激励下的振动特性和声混沌现象。首先,通过建立含裂纹损伤的复合材料构件的有限元模型,研究了不同激励频率条件下构件的驻波共振模态,发现构件在超声谐波激励下的响应仍是谐波,且响应频率与激励频率相同,容易产生驻波共振。然后,通过改进仿真模型,分析了声混沌对检测结果的影响,结果表明:在相同激励频率条件下,声混沌的产生能够消除驻波,更有助于提高复合材料构件损伤处的表面温差,并且随着激励频率的增加,声混沌现象出现的概率也增加。实际检测过程中,可据此改善检测条件提高检测能力。

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