為了探索利用非線性表面波檢測奧氏體不銹鋼應力腐蝕早期損傷的方法,應用ANSYS和ABAQUS有限元數值模擬軟件,基于彈塑性變形本構關系,采用重構的方法,實現應力場與超聲場的耦合,進一步探討恒應力狀態(tài)下微裂紋的寬度與深度、受力方向（拉/壓）與大小對非線性超聲表面波傳播特性的影響。結果表明,恒載荷作用下,微裂紋寬度與非線性系數呈負相關,深度與非線性系數呈正相關;拉應力作用下,微裂紋變寬,透射表面波能量降低,界面周期性振動引發(fā)的拍擊和滑移效應減弱,抑制高次諧波的產生,而且微裂紋極限寬度隨著拉應力的增大而減小;壓應力的作用效果與之相反。所以非線性表面波與恒應力狀態(tài)下微裂紋之間交互作用的研究對應力腐蝕早期損傷的檢測有重要的工程應用價值。 

【文章來源】：機械工程學報. 2020,56(10)北大核心EICSCD

【文章頁數】：7 頁

【部分圖文】：

基于重構應力場的非線性表面波聲場模型

激發(fā)載荷F作用下聲源處產生的應力σ如表2所示，不同激發(fā)載荷下激勵聲源處的形變如圖3所示。顯然，當激發(fā)載荷過大時，聲源處發(fā)生明顯的塑性變形，如圖3b所示。為了充分反映缺陷而致的非線性效應，減小材料本身的非線性影響，施加的激發(fā)載荷應確保聲源處不發(fā)生塑性變形。由表2可知，當激發(fā)載荷F=340 N時，激勵聲源處產生的應力略小于屈服強度，故激發(fā)載荷F選為340 N。1.3 表面波非線性特征驗證

利用第1.1節(jié)構建無裂紋的完整模型以及含有裂紋(65 nm×300μm)的缺陷模型，二者均未受到恒應力作用。當激發(fā)載荷為340 N時，兩個模型接收信號對應的頻譜如圖4所示，虛線框內為局部放大圖。對比發(fā)現：無裂紋時，接收信號只有幅值較高的主頻成分；有裂紋時，主頻幅值顯著降低，且在5 MHz處有明顯的峰值，表明有二階諧波分量產生，表現出明顯的表面波非線性特征。1.4 激發(fā)載荷對微裂紋非線性超聲響應的影響

【參考文獻】：
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本文編號：3596739