结构中微裂纹与超声波的混频非线性作用数值仿真研究

来源：计算力学学报杂志2018年第6期北京时间：

作者：李立,焦敬品,吴斌,何存富

单位：北京工业大学 机电学院, 北京 100124,北京工业大学 机电学院, 北京 100124,北京工业大学 机电学院, 北京 100124,北京工业大学 机电学院, 北京 100124

摘要：针对结构中微裂纹检测难题，本文对结构中微裂纹与超声波的混频非线性作用进行了数值仿真研究。基于经典非线性理论，得到了两列超声纵波相互作用产生混频效应的理论条件。通过有限元仿真，研究了两列纵波与微裂纹相互作用产生混频的条件，并分析了界面处静应力、摩擦系数和裂纹方向对混频效应的影响。研究发现，超声波与微裂纹相互作用产生混频非线性效应的发生条件仍符合经典非线性理论下的混频产生条件。裂纹界面处施加的静应力对差频横波幅值有明显影响；当施加静应力与无裂纹模型得到的最大应力值接近时，混频非线性效应最强；裂纹界面的摩擦系数对超声波的混频非线性效应影响较小；透射差频横波传播方向与经典非线性理论预测的理论差频分量方向基本一致，且几乎不受裂纹方向变化的影响，而反射差频横波的传播方向随裂纹方向的改变而有所不同。本文研究工作为微裂纹检出及方向识别做了有益探索。

关键词：微裂纹,非线性超声,无损检测,非共线混频,

基金资助：国家自然科学基金（11572010；11572011）；重点研发计划（2016YFF0203002）资助项目.