Page 108 - 《应用声学》2020年第5期

750 2020 年 9 月

端接收到的裂纹回波信号是由裂纹顶端衍射波和
70
50 裂纹底端反射波叠加形成的，因此当裂纹径向深度
60
40 增加时，裂纹底端反射波由于反射面增大，回波信号
y/mm 50 30 ঴ͯረ/ ֓ mm
40 68
20 6
30 64 ᜈጯय़
10 Քᮇቫ 5
y/mm 60
20 4
56
60 80 100 ᜈጯᮇቫ 3 ঴ͯረ/ ֓ mm
x/mm 52 ᜈጯय़ ᛢ࠱ฉ
Քअቫ
2
48
图 6 裂纹径向深度为 3 mm 时声场快照 ᜈጯअቫ 1
44 Ԧ࠱ฉ
Fig. 6 Sound field snapshot when the radial depth
40
of the crack is 3 mm 50 60 70 80
x/mm
在管道内壁预制 10 组轴向长度为 8 mm、周向 图 8 裂纹回波仿真云图
宽度为 0.01 mm 的轴向裂纹，径向深度由 0.01 mm Fig. 8 Crack simulation cloud chart
增加到 3 mm。在EMAT激励端提取径向位移得到
10.0
裂纹径向深度与径向位移的变化规律如图 7 所示。 7.5 ᜈጯᮇቫ
ᜈጯअቫ
从图7 中可以看出，随着裂纹径向深度增加，径向位 5.0
移呈现曲折型上升。 य़Քͯረ/10 -13 mm 2.5 0

6 -2.5
-5.0
5
य़Քͯረ/10 -13 mm 4 3 -10.0 8 9 10 (a) य़Քງए˞1 mm 15 16
-7.5
12
13
11
14
௑ᫎ/µs
1 2 10.0 ᜈጯᮇቫ
7.5
ᜈጯअቫ
0 5.0
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 2.5
य़Քງए/mm य़Քͯረ/10 -13 mm 0
图 7 裂纹径向深度最大回波幅值 -2.5
Fig. 7 Crack radial depth maximum amplitude -5.0
-7.5
一般情况下认为随着裂纹径向深度增加，反射 -10.0 8 9 10 11 12 13 14 15 16
面积增加，缺陷回波幅值应增加。然而，由于裂纹 ௑ᫎ/µs
尖端衍射波与缺陷反射回波相互叠加导致超声波 (b) य़Քງए˞2 mm
12.5
幅值出现 “多峰” 现象。当裂纹径向深度为 1 mm、 10.0 ᜈጯᮇቫ
2 mm、3 mm，分别取到达裂纹径向顶端和裂纹径向 7.5 ᜈጯअቫ
5.0
底端的超声波幅值进行对比，仿真云图如图 8 所示， य़Քͯረ/10 -13 mm 2.5 0
在裂纹上下端面提取回波信号如图9所示。 -2.5
由图 9可知，随着裂纹径向长度增加，裂纹底端 -5.0
-7.5
反射波幅值增加，相位不变，而裂纹顶端衍射波幅值 -10.0
-12.5
先增加后降低，且相位发生变化，裂纹上下端面的波 8 9 10 11 12 13 14 15 16
௑ᫎ/µs
峰时间差逐渐增加。这是由于斜入射 SH 波在检测
(c) य़Քງए˞3 mm
裂纹时，首先遇到裂纹顶端，产生裂纹顶端衍射波 图 9 裂纹不同位置回波信号
后，再遇到裂纹底端，产生裂纹底端反射波，而激励 Fig. 9 Waves of different crack positions