仪器仪表学报

作者：蔡智超，李 豪，倪惠发，张 磊

单位：蔡智超,1. 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室，2. 华东交通大学电气与 自动化工程学院，3. 无损检测技术福建省高校重点实验室,,李 豪,2. 华东交通大学电气与 自动化工程学院,,倪惠发,2. 华东交通大学电气与 自动化工程学院,,张 磊,2. 华东交通大学电气与 自动化工程学院,

关键词：非线性电磁超声;Lyapunov指数;疲劳损伤;混沌系统

基金：国家自然科学基金青年科学基金(51807065)、无损检测技术福建省高校重点实验室(S2?KF2007)项目资助

针对金属疲劳损伤非线性效应非接触式检测需求及其低信噪比问题,提出电磁超声方案对非线性效应进行信号拾取,并采用Duffing混沌系统实现对金属疲劳程度定量评估,进而依据相轨图和Lyapunov指数表征材料疲劳演变非线性特性。采用有限元方法分析铝合金疲劳损伤演变过程,基于材料Murnaghan模型和微裂纹等效弹簧模型,研究疲劳损伤演变过程中相对非线性系数变化规律;进而探究Duffing混沌系统对于非线性效应特征提取的抗噪能力,当信噪比在20dB时,相对非线性系数误差为132.12%,而Lyapunov指数误差为8.82%,因而Lyapunov指数较非线性系数而言有显著的抗噪能力;此外,基于对铝合金疲劳检测进行实验研究,验证了电磁超声非线性效应Lyapunov指数表征分析方法的可行性及准确性。研究结果表明,Lyapunov指数能够有效应对电磁超声非线性检测过程中低信噪比问题,从而提升非线性特征拾取的灵敏度和可重复性,进一步增强电磁超声等非接触式超声检测方法在疲劳在线检测演变的工程应用的贡献。

来源：2022年第10期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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