1.1.2金属力学性能退化检测的发展历程

1.2非线性超声检测方法的特色及优点

在很早之前，许多学者就已经开展了对固体介质中产生的高次谐波的研究，挖掘非线性检测技术在无损检测中的应用前景。随着科技的快速发展，现在已经被广泛应用在材料的金属力学性能退化以及微观缺陷检测等等，同时非线性超声检测理论也从流体发展到固体非线性研究，并且出现了有限幅度法和双频分析法等众多检测方法。

超声波检测技术在20世纪发展迅速，已经成为了一种重要的无损检测高新技术，在现代的各个领域都扮演着关键的作用，被使用在了工业、农业、军事、医疗等诸多领域。在工业生产过程中，常常需要改进产品质量、进行产品设计构造、成品检验以及服役备年限加工制造等，利用超声波检测技术对板材、复合材料、管材进行检测探伤；在农业方面，存在着超声育种来提高种子的发芽率和发芽速度，军事方面，超声波武器，导弹制导，定位声纳等等应用广泛；在医疗方面有理疗、外科、致癌、体外碎石、B型超声波分析体内病变等多项内容。

对于材料内部的裂纹、气孔以及孔隙等宏观的缺陷以前一直运用传统的超声波无损检测技术来进行定位和定量检测。而对于材料内部微观结构、晶体结构检测的作用不大。而非线性检测方法与常规的无损检测方法不同，它主要用于检测和研究金属的细微裂纹群及其粘接强度，这属于材料完整性评估，和线性超声检测基于声波反射、信号衰减等原理检测相比，非线性超声检测方法更加准确，他能检测到材料微观缺陷所引发的细小的非线性效应响应信号，这样通过应力-应变产生的非线性效应变化就可以检测材料微观结构的具体变化[12]。通过上述实验证明，非线性系数在表现金属的疲劳程度上有显著作用，尤其是对金属材料的疲劳寿命。由此可见，非线性无损检测技术具有非常良好的市场及应用前景。非线性超声检测除了基频信号之外，响应信号中还伴随着二次谐波、三次谐波等更高次的谐波信号；本文实验过程中即通过分析超声波信号的基本频率的信号和二次谐波信号里出现的峰值，运用Matlab计算程序得到非线性系数，进而表征出不同应力条件下和不同疲劳受损下的铝合金的早起力学性能退化。另外非线性超声信号还具有高次谐波信噪比低的优点，这在金属的力学性能退化研究中具有重要的实用价值。

1.3主要研究内容

本文研究的是金属的力学性能退化，选用的具体金属为铝合金材料试件。通过实验出发，对铝合金力学性能退化的非线性超声效应进行检测。实验主要先测量出同种材料在受不同应力和疲劳受损的情形下，通过测定超声波在铝合金中的传播信号，进而计算出超声波的非线性系数，通过总结非线性系数和材料的具体参数，来确定所选铝合金材料中的力学性能的实验表现方法。

本篇毕业论文主要研究的是金属的早期力学性能退化，重点在宏观微裂纹产生之前的金属性能退化的各个过程，为使用非线性超声无损检测评估金属早期性能退化提供理论和实验基础。具体内容包括：

(1)学习非线性超声检测的理论基础，搭建相关试验平台。为了数据准确，进行系统响应及稳定性影响因素的分析，不断优化试验系统，确保试验测得结果相对准确。

(2)利用非线性系数检测方法，测得超声波在铝合金材料中的具体传播性能，对不同条件下的金属进行非线性系数的检测，从而确定非线性系数和力学性能退化的具体变化关系，为金属力学性能退化评估提供理论支持。