EWI是一家位于美国的工程服务提供商。EWI的专家们使用先进的工具和方法进行工程检测和评估，以完成故障分析，实现设计优化。在评估桥梁、飞机和发电涡轮机等关键结构时，工程师必须透彻了解一个会严重影响这些结构使用寿命的因素：循环载荷。循环载荷是指对某些位置重复施加稳定的或波动的力的过程。例如，对于桥梁来说，载荷来自于不断在其上穿越的车辆，而对于飞机的机翼而言，应力来自于气压的变化。
随着时间的推移，循环载荷的应力会诱发结构中的疲劳开裂。
EWI努力站在新技术的最前沿，以确保其工程师拥有高效可靠的评估工具。EWI的首席工程师Oleg Volf，最近带领他的无损评估（NDE）团队测试了OmniScan X3相控阵探伤仪的全聚焦方式（TFM）成像能力。
Oleg和他的团队希望了解全聚焦方式（TFM）是否以及如何帮助他们提高测量疲劳开裂的能力。例如，提高测量精度有助于更好地了解裂纹的增长速率和扩展情况，从而可提高故障分析的精度。
钳式量规是一种用于监测裂纹增长情况的可靠工具。将钳式量规插入到裂纹口中，可以通过电压读数测量材料柔度的变化。在这个实验中，钳式量规测到的数据用作基本的对照参考。
比较使用相控阵和全聚焦方式（TFM）测量裂纹增长情况的效果
在他们的测试实验室中，EWI团队搭建了一个液压测试框架，并为其设定程序，对被测样件（ASTM E1820断裂韧性测试标准试块）施加逐步增加的压力，以模拟疲劳裂纹的增长情况。您可以在个案分析中读到有关这个实验的更多详情，包括所用的设备、方法和检测结果。
EWI在疲劳裂纹增长检测中使用的相控阵探头、楔块和样件
EWI使用OmniScan X3探伤仪测量裂纹的增长情况，然后，将采用传统相控阵（PA）技术获得的结果与采用TFM成像功能获得的结果进行比较。检测中使用了常规PA扇形扫查，及TFM的TT（脉冲回波）和TT-T（串列）声波模式。每隔一段时间就进行测量，并将测量结果与钳式量规测量的数据进行比较。
使用OmniScan X3探伤仪对样件进行PA扇形扫查（上图）和TFM成像（下图）
更好地了解裂纹的性质
在实验结论中，Oleg总结了TFM在疲劳裂纹评估中的优势：
- 与钳式量规、摄像头和电势下降（EPD）传感器之类的方法相比，TFM简化了数据收集过程，那些传统方法都是通过间接属性测量裂纹，而且往往需要进行繁琐的设置和校准。
- 准确可靠的测量。 事实上，试验证明，采用TFM获得的结果比采用PA和钳式量规获得的结果更精确一些。
- 方便了数据的判读和可访问性，因为TFM改进了视图呈现效果，可以清晰地显示裂纹的方向（角度、分叉程度等），从而可为工程师（即便他们不是超声检测分析专家）提供有关裂纹扩展性质的宝贵信息。
Oleg强调了TFM的重要性：“在检测疲劳敏感结构时使用FMC/TFM方法，可以获得更好的分辨率和准确性，并且有可能提高疲劳裂纹探测和定量的准确性，进而会相应地提高基于这些裂纹测量的工程寿命评估的准确性”。１
EWI的工程师们表示，他们打算使用TFM进行更多的测试，以证实上述发现，并评估采用TFM对其他更复杂的疲劳裂纹几何形状进行检测的可行性。不过，这项初步研究已经充分证明了工程师通过TFM成像了解的信息有助于建造更安全的基础设施及改善结构设计。
1Volf, Oleg.EWI Technical Insights《EWI技术见解》。“Crack Growth Monitoring with Phased-Array Total Focusing Method (TFM)”（使用相控阵全聚焦方式（TFM）监测裂缝增长情况） 。2020年7月。
