摘要
常规超声检测对早期脱粘不敏感，非线性超声检测方法虽能有效识别这类损伤，但在实际检测中由于损伤非线性信号比较微弱且容易受到检测设备与测试环节等产生的高次谐波成分干扰继而导致损伤误报。在此背景下，本文提出基于局部缺陷共振（local defect resonance，LDR）的非线性超声检测方法，并结合后续的信号处理方法对这类早期脱粘损伤进行准确的识别、定量及定位评价。 首先对含微脱粘损伤的粘接结构进行受力分析并建立单自由度非线性弹簧振子模型，利用多尺度法对模型求解分析得到，基于LDR效应可以增强缺陷处的非线性响应以及通过亚谐波可以对微损伤进行准确识别并对亚谐波产生条件进行分析，通过数值仿真以及实验对此进行了验证。其次理论推导了不同脱粘工况下LDR频率与试件损伤参数之间的关系，对各组含不同损伤工况的试件进行检测，通过所测的LDR频率对微脱粘缺陷面积进行定量估算。最后考虑到实际检测时噪声对超声回波信号的干扰，在定位计算时首先对实验信号进行奇异谱分析（singular spectrum analysis，SSA）去噪，而后对去噪后信号进行HHT处理，利用Hilbert时频谱中亚谐波产生时间对微脱粘损伤进行了定位计算。 基于LDR效应的检测方式下，仿真和实验结果回波信号中非线性系数以及二次谐波激发效率均大幅提高，表明该检测方法能提高非线性超声检测灵敏度，利用亚谐波对缺陷进行识别较高次谐波准确度高。在损伤定量评价方面，推导了LDR频率与损伤参数之间关系，并通过实验采集数据对损伤面积进行了估算，最大误差7.1%。在损伤定位评价方面，提出SSA与HHT先后对信号处理的方法，利用Hilbert时频谱中的亚谐波时频信息对实验试件的损伤位置进行计算，所得误差为12%。
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