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中国时间: 02:40 2016年12月05日星期一

用声波图发现零件中的隐形裂缝


从飞机和桥梁这种大型结构中找到隐藏的裂缝可能是生死攸关的事情,这些瑕疵可能导致灾难性的事故。英国布里斯托大学的科学家们说,他们发现了一个新方法可以在崩塌之前观察主要金属架构的内部。

2007年8月1日,明尼苏达州明尼阿波里斯市密西西比河上的一座八车道的钢桥在高峰时段倒塌,造成13人死亡,145人受伤。

调查结果显示,造成倒塌的主要原因是桥上的零件尺寸过小,无法承载重负。

金属疲劳始于微小裂缝产生的应力集中。

高级讲师安东尼·克劳斯福德带领的布里斯托大学的一组科研人员发现,通过使用上百种不同的超声波扫描金属架构,并聆听和分析它们的回声,可以探测到极为细小的裂纹。

他说: “这可以让你看到更小的、闭合的裂缝。当我谈到闭合裂缝的时候,想象一下如果一节金属中有一个裂缝,它可以是像这样裂开一点点,在中间有一个空隙。如果中间有空隙,那么它的边缘就会有声波的反应,但是你不知道这个缝隙有多大。”

克劳斯福德说,这跟纯线性系统不同。纯线性系统产生的回声频率,跟发射入材料的声波频率相同,但他的“相位排列”设备发出声波后,返回来的是谐波,也就是不同频率的回声。

他说:“这种非线性的方法意味着你可以真的听到不同的音频,听到不同的效果,而非只是从裂缝中返回来的回声。”

克劳斯福德用这套阵列式的传感器测试一个看起来很完美的大型中短程喷气客机A320的机翼部位。线性系统不能发现铆钉孔周围的裂缝,因为铆钉孔可以产生一个很强的回声。

他说:“通过这个新方法,我们可以找到铆钉孔周围的裂缝,它和航空应用息息相关。他们担心发生裂缝从铆钉孔周围扩展开来等等这样的问题”

克劳斯福德说,相位排列系统仅用一台设备就可以得到非线性和线性两种图像。

这种技术可以让检查人员更加精确地评估飞机零部件等材料的破损程度,在失灵前就可以更换它们。

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