无基线振动声学无损检测

用于检测和表征各种结构与材料缺陷的振动声学调制方法在过去二十年中被积极研究。大多数研究集中于宏观裂纹的检测与监测，需要已建立的调制指数基线（无损伤）值。该基线值特定于特定结构、测量设置及其他因素，且在许多实际情况下，若无长期监测以寻找调制指数的相对变化，则无法建立。在本工作中，我们提出并研究了一种无基线振动声学调制方法，与常规方法不同，它不需要监测调制指数的相对变化。我们假设结构的非线性机制（及相应的非线性响应）对于未损伤与损伤材料是不同的。例如：无损伤或疲劳早期阶段的材料具有经典弹性或迟滞/耗散非线性，而损伤（开裂）材料可能表现出接触双线性或赫兹非线性机制。这些机制产生调制指数（MI）作为所施加振动频率输入振幅 B 的函数的不同幂律依赖关系：MI ~ B^b 因此，二次非线性产生线性依赖，b=1，而赫兹非线性导致 b<1。其他非线性机制产生不同的幂律。因此，测量损伤幂系数 b 而非 MI 可提供无需已建立参考值的检测。这也提供了一些关于损伤演化过程中非线性机制转变的见解。该方法经实验研究与验证。