[发明专利]一种基于非线性孤立波串的缺陷定量检测方法

摘要

本发明公开了一种基于非线性孤立波串的缺陷定量检测方法，其基本原理是，在一维均匀球形颗粒链或复合颗粒链中形成非线性孤立波串，利用非线性孤立波串在末端颗粒链与被测结构表面的反射特性，对结构中的缺陷深度及尺寸进行定量检测。通过多颗粒冲击或重颗粒冲击，可在一维均匀球形颗粒链中形成非线性孤立波串；由重、轻颗粒链组成复合颗粒链，采用重质颗粒从重颗粒链端进行冲击，也可在轻颗粒链中形成非线性孤立波串。在结构表面产生反射的主孤立波和次孤立波对缺陷的深度及尺寸敏感程度不同，结合主、次孤立波的损伤因子，可以对缺陷的深度及尺寸进行定量分析。

主权项

1.基于非线性孤立波串的缺陷定量检测方法，其特征在于：该方法中的非线性孤立波串能够在一维均匀球形颗粒链或复合颗粒链中形成，利用非线性孤立波串在末端颗粒链与被测结构表面的反射特性，对结构中的缺陷深度及尺寸进行定量检测；一维球形复合颗粒链分别由冲击颗粒、重质颗粒链和轻质颗粒链组成，重质颗粒链和轻质颗粒链设置在刚性平板的上表面，冲击颗粒对重质颗粒链进行冲击，轻质颗粒链与刚性平板的上表面相接触，刚性平板即为被测试件；当采用重质颗粒从重质颗粒链端进行冲击，将在重质颗粒链中形成非线性孤立波，此非线性孤立波在重‑轻质颗粒链界面处发生分解，从而在轻质颗粒链中逐步形成幅值依次衰减的非线性孤立波串；非线性孤立波串的信号通过中间嵌有压电片的观察颗粒进行提取；观察颗粒布置于一维球形复合颗粒链中重质颗粒链的中段，用于采集反射的孤立波串信号；当利用非线性孤立波串方法进行缺陷检测时，主反射孤立波对被测试件表面接触刚度变化大时的缺陷检测较为敏感，但接触刚度变化较小时不敏感；次反射孤立波对接触刚度变化小时的缺陷有一定的检测效果，但对接触刚度变化大时的缺陷检测不灵敏，因此结合两者可以改善缺陷检测能力；对缺陷进行定量检测的步骤如下：a.首先，针对无缺陷结构的被测试件进行检测，获得无缺陷结构的被测试件中的反射孤立波串信号中的主孤立波U1和次孤立波U2；b.其次，针对有缺陷结构的被测试件进行检测，获得有缺陷结构的被测试件的主孤立波U1'和次孤立波U2'；c.采用下式分别计算损伤因子：DI1＝[∫(U1'‑U1)2dt/∫U2dt]1/2DI2＝[∫(U2'‑U2)2dt/∫U2dt]1/2其中，DI1代表主孤立波上的损伤因子；DI2代表次孤立波上的损伤因子；U为入射孤立波；t为对应孤立波的持续时长；d.依据主孤立波和次孤立波信号统计得到的损伤因子，对被测试件缺陷的深度及尺寸敏感程度不同，结合主、次孤立波的损伤因子，对被测试件缺陷的深度及尺寸进行定量分析。