1.一种基于非线性超声的高强度螺栓疲劳寿命检测方法,其特征在于,包括:
步骤100:使用疲劳试验机,制备疲劳寿命10%~90%的螺栓试样;
步骤200:通过非线性超声设备测量步骤1中制备的螺栓试样和原始试样的非线性超声信号,并分别计算其二阶超声非线性参数β’和三阶超声非线性参数δ’;
步骤300:建立超声非线性参数与螺栓疲劳寿命的bp神经网络模型;
步骤400:对于待检螺栓,通过非线性超声设备测量其非线性超声信号,并计算其二阶超声非线性参数β’和三阶超声非线性参数δ’,使用神经网络模型,预测待检螺栓的疲劳寿命。
2.根据权利要求1所述的一种基于非线性超声的高强度螺栓疲劳寿命检测方法,其特征在于:
所述步骤100,通过疲劳试验机制备疲劳寿命10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%的螺栓试样。
3.根据权利要求2所述的一种基于非线性超声的高强度螺栓疲劳寿命检测方法,其特征在于:
所述步骤100包括:
步骤110:设定s组疲劳试验的平均应力σm和应力幅σa,并根据s组疲劳试验的平均应力σm和应力幅σa进行轴向等幅力控制疲劳试验,记录试样失效周次nf;
步骤120:对螺栓试样分别循环加载0.1nf、0.2nf…0.9nf,得到疲劳寿命10%,20%...90%的疲劳试样,共s×9组试样。
4.根据权利要求3所述的一种基于非线性超声的高强度螺栓疲劳寿命检测方法,其特征在于:
所述s=3。
5.根据权利要求3所述的一种基于非线性超声的高强度螺栓疲劳寿命检测方法,其特征在于:
所述步骤200包括:
步骤210,对步骤120制备的s×9组试样和1组原始试样,使用非线性超声纵波进行检测,即将发射探头和接收探头分别置于螺栓两端,读取接收探头信号;
步骤220,将读取的探头信号进行傅里叶变换,分布读取基波幅值a1、二次谐波幅值a2和三次谐波幅值a3,计算二阶超声非线性参数
6.根据权利要求5所述的一种基于非线性超声的高强度螺栓疲劳寿命检测方法,其特征在于:
所述步骤300建立神经网络模型包括:
步骤310::确定bp神经结构:其中输入层神经元数为两个,分别为二阶超声非线性参数β’和三阶超声非线性参数δ’;输出层神经元数一个,即为疲劳寿命,隐含层3个节点;隐含层传递函数为f(x)=1/(1+e-x),输出层传递函数为f(x)=x,并设定期望误差目标为0.05;
步骤320:神经网络的训练,随机选择步骤200得到s×9组试样中的w组数值为训练样本,其余为测试样本;使用训练样本对神经网络进行训练,如果输出误差小于期望误差目标,则停止训练,否则对权值和阈值进行修正;
步骤330:使用测试样本对步骤320中建立的神经网络进行测试,如果输出误差小于期望误差目标,则得到最终bp神经网络模型,否则对权值和阈值进行修正,并重复步骤320。
7.根据权利要求1所述的一种基于非线性超声的高强度螺栓疲劳寿命检测方法,其特征在于:
所述步骤400包括:
步骤410:对于待检螺栓使用非线性超声纵波进行检测,发射探头和接收探头分别置于螺栓两端,读取接收探头的信号并进行傅里叶变换,分布读取基波幅值a1、二次谐波幅值a2和三次谐波幅值a3,计算二阶超声非线性参数
步骤420:将步骤410测量的二阶超声非线性参数β’和三阶超声非线性参数δ’输入步骤300中建立的bp神经网络模型,得到待检螺栓的疲劳寿命tf。