軋輥疲勞層的超聲共振導(dǎo)波檢測與信號分析中期報告

軋輥疲勞層的超聲共振導(dǎo)波檢測與信號分析中期報告一、項目背景鋼鐵軋制是鋼鐵制造中重要的工藝環(huán)節(jié)，其軋輥作為核心設(shè)備，承擔(dān)著鋼坯塑性加工的任務(wù)。然而，軋輥長期受到重復(fù)載荷的作用，易產(chǎn)生疲勞裂紋和疲勞層。疲勞層是指軋輥表面較深的金屬材料受到長時間重復(fù)載荷的作用，出現(xiàn)顯著塑性變形、細微裂紋等現(xiàn)象，發(fā)生微觀損傷和組織變化，形成一種特殊的層狀結(jié)構(gòu)，對軋輥的使用壽命和產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響。傳統(tǒng)的軋輥疲勞層檢測方法主要包括金相檢測、磁粉探傷、超聲波探傷等，但這些方法存在著一些問題，如：金相檢測的表面檢測深度較小，難以檢測到較深的疲勞層；磁粉探傷過程中需要對軋輥進行脫漆、去污等處理，檢測效率較低；超聲波探傷也存在著掃描區(qū)域受限、檢測需要專業(yè)技術(shù)人員、準確率受到軋輥復(fù)雜多變的外形、材質(zhì)等因素的影響等問題，難以實現(xiàn)快速、準確、可靠的檢測。針對上述問題，超聲共振導(dǎo)波技術(shù)因其非接觸、寬頻、高效、高可靠性等特點，逐漸成為軋輥疲勞層檢測的主要方法之一。超聲共振導(dǎo)波技術(shù)是指利用固體介質(zhì)中的超聲波在導(dǎo)波結(jié)構(gòu)中的多次反射和干涉，產(chǎn)生共振現(xiàn)象的一種非破壞性檢測技術(shù)，其在鋼鐵材料的厚板、軋輥、管道、鑄鐵件等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本項目旨在開展軋輥疲勞層的超聲共振導(dǎo)波檢測與信號分析研究，通過理論分析、實驗驗證和數(shù)值模擬等方法，深入探究超聲共振導(dǎo)波技術(shù)在軋輥疲勞層檢測中的適用性、實用性和可靠性，為軋輥疲勞層的快速、準確、無損檢測提供技術(shù)支撐和理論指導(dǎo)。二、研究進展1、超聲共振導(dǎo)波理論分析與數(shù)值模擬（1）建立軋輥的有限元模型，采用ANSYS有限元軟件對軋輥進行動態(tài)模擬分析，得到軋輥的IOF圖譜。（2）基于傳統(tǒng)的Lamb波傳播方程，探究超聲共振導(dǎo)波的傳播規(guī)律和層狀結(jié)構(gòu)的影響，建立超聲共振導(dǎo)波的數(shù)值模擬模型。（3）通過數(shù)值模擬，研究不同頻率、不同傳播方式和不同厚度等因素對超聲共振導(dǎo)波的影響，探究可能的增益提升和抗干擾性能。2、超聲共振導(dǎo)波實驗驗證（1）采用家自制的超聲共振導(dǎo)波檢測系統(tǒng)對不同厚度的軋輥進行實驗研究，測量其頻譜響應(yīng)和信號的能量差分譜，驗證超聲共振導(dǎo)波檢測疲勞層的可行性。（2）進行人工裂紋試驗和疲勞試驗，通過對軋輥的疲勞損傷進行超聲共振導(dǎo)波檢測，驗證其靈敏度和準確性，并分析檢測結(jié)果。3、信號處理與特征提取（1）研究超聲共振導(dǎo)波信號的特征提取方法和信號處理技術(shù)，通過小波分析、時頻分析等方法，提高信號的信噪比和分辨率，提取軋輥疲勞層的特征參數(shù)。（2）建立疲勞龜裂判別模型，探究軋輥疲勞層的成因機理和龜裂演化規(guī)律，提高超聲共振導(dǎo)波的檢測精度和預(yù)測精度。三、下一步工作計劃目前，項目已完成了理論分析、數(shù)值模擬和實驗驗證等初步工作，但仍然存在著一些問題和挑戰(zhàn)，下一步的工作計劃如下：1、完善超聲共振導(dǎo)波檢測系統(tǒng)，提高其測量精度和可重復(fù)性。2、進行更加廣泛的實驗驗證，考慮軋輥的不同材質(zhì)、不同工況等因素對檢測結(jié)果的影響，提高超聲共振導(dǎo)波檢測的適用性和可靠性。3、深入研究信號處理和特征提取的方法和技術(shù)，探究不同信號處理方法對檢測結(jié)果的影響，提高信號的準確性、精度和穩(wěn)定性。4、建立更加完善的疲勞龜裂判別模型，探究軋輥疲勞層的成因機理和龜裂演化規(guī)律，提高超聲共振導(dǎo)