一种高强度螺栓早期疲劳损伤非线性超声波检测方法与流程

文档序号:20913469发布日期:2020-05-29 13:13阅读:来源:国知局

技术特征:

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三阶超声非线性参数

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三阶超声非线性参数

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。


技术总结
一种基于非线性超声的高强度螺栓疲劳寿命检测方法,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;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和三阶超声非线性参数,使用神经网络模型,预测待检螺栓的疲劳寿命。本发明解决了在疲劳过程后期,由于微裂纹的大量萌生导致二阶非线性超声信号与疲劳寿命相关性降低导致的难以准确通过二阶非线性超声信号检测螺栓疲劳寿命的问题。

技术研发人员:于淑敏;刘雪芳;王富林;姚瑶;朱晨;黄志强;张怀雅
受保护的技术使用者:郑州国电机械设计研究所有限公司;华电郑州机械设计研究院有限公司
技术研发日:2019.11.28
技术公布日:2020.05.29
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