[发明专利]一种金属构件/材料剩余寿命的无损检测和评价方法

权利要求书

1.一种金属构件/材料剩余寿命的无损检测和评价方法，其特征在于，包括以下步骤：

(a)、选择与待测金属构件/材料材质相同的原材料试样作为未损伤试样，利用加速蠕变实验制作N个蠕变损伤程度不同的试样；

(b)、对所述未损伤试样进行超声二次谐波的测量：

将所述未损伤试样的上表面与基频纵波换能器或聚焦换能器耦合，下表面与二次谐波纵波换能器相耦合；

由基频信号发生系统产生一个基频信号，并用该信号去激励基频纵波换能器在所述未损伤试样中产生基频声振动波，声振动波在所述未损伤试样中传播过程中会在内部产生超声二次谐波，透过所述未损伤试样的声波被二次谐频纵波换能器接收后转换成电压信号在数字示波器上显示，并通过快速傅立叶变换获得基频A₁和二次谐波A₂的幅值；

计算所述未损伤试样中的等效非线性参量

(c)、对N个蠕变损伤程度不同的试样进行超声二次谐波的测量，测量与步骤(b)相同，得到N个相应的基频A₁和二次谐波A₂的幅值；

计算N个试样中的等效非线性参量β₁～β_N；

计算β_i/β₀，其中i＝1～N，得到超声二次谐波归一化值；

根据N个试样的所述加速蠕变实验采用的加载时间与相应的β_i/β₀值得到金属构件/材料剩余寿命时间分数与超声二次谐波归一化值之间的关系曲线；

(d)、对待测金属构件/材料进行超声二次谐波信号的测量，测量与步骤(b)相同，得到待测金属构件/材料的基频A₁和二次谐波A₂的幅值；

计算待测金属构件/材料等效非线性参量β_d并进行归一化处理，得到β_d/β₀归一化值；

(e)、在金属构件/材料剩余寿命分数与超声二次谐波归一化值之间的关系曲线上获取β_d/β₀对应的剩余寿命分数；

根据剩余寿命分数和待测金属构件/材料的加载时间，预测该待测金属构件/材料的剩余寿命时间。

2.根据权利要求1所述的无损检测和评价方法，其特征在于，N≥8。

3.根据权利要求1所述的无损检测和评价方法，其特征在于，所述加速蠕变实验的温度和待测金属构件/材料所处的工况温度相同，所述加速蠕变实验中加载到试样上的应力大于待测金属构件/材料所处的工况应力，所述加速蠕变实验中的试样断裂时间大于100小时。

4.根据权利要求1所述的无损检测和评价方法，其特征在于，所述N个蠕变损伤程度不同的试样为连续性蠕变实验得到的试样，或者为中断性蠕变实验得到的试样。

5.根据权利要求1所述的无损检测和评价方法，其特征在于，所述基频纵波换能器和二次谐频纵波换能器用铌酸锂、石英或压电陶瓷材料制成，基频≤5兆赫兹，二次谐频纵波换能器为宽带，用于接收基频信号。

6.根据权利要求1所述的无损检测和评价方法，其特征在于，所述基频信号发生系统主要由信号发生器、功率放大器与滤波器组成。

7.根据权利要求1所述的无损检测和评价方法，其特征在于，所述金属构件/材料剩余寿命时间分数与超声二次谐波归一化值之间的关系曲线为单调递增曲线、单调递减曲线、单峰曲线、或单谷曲线。

8.根据权利要求1所述的无损检测和评价方法，其特征在于，所述待测金属材料的加载时间即为服役时间，是已知的。