丰桥技术科学大学：新超声无损检测法为材料安全保驾护航

丰桥技术科学大学助理教授Yosuke Ishii领导的一个研究小组发现当两个超声波在板内交叉时产生了新的“第三超声波”。该波在响应材料损坏时表现出不同的强度，因此可用于非破坏性地测试薄板结构。这项新技术超越了传统技术，能够精确无损地检测疲劳和早期损坏。

人类无法用肉眼看到非透明物体的内部。然而，使用超声波可以为我们提供这种能力。超声波材料中反射的强度可以表征材料存在的缺陷。因此，测量从缺陷反射的这些波可以告诉我们材料是否存在某些方面的缺陷从而造成材料的损坏。换句话说，我们可以“检查”材料而不必打破它们。这是使用超声波进行无损检测的原理。我们需要进行无损检测以提高人类的安全性，目前正在全球范围内研究如何提高测试精度。

目前无损检测领域的一个研究热点是对未损坏但有一定服役时间的材料进行状态检测。疲劳测试是众多测试状态中非常重要的一项。与人类一样，材料也会变得疲惫不堪。即使少量负载重复作用在材料上也会导致疲劳的产生。疲劳会在材料中产生微小的损坏，然后损害会扩展最终导致材料破裂。薄板材料广泛用于大型结构，如二战后日本经济高速增长时期建造的发电厂。现在这些结构老化，使用非破坏性方法测试其疲劳程度至关重要。使用当前的技术，除非在材料中实际发生了大量的损坏（可以反射超声波的损坏），否则我们无法检测到损坏。因此，最重要的是建立一种能够在发生微小损伤时准确评估材料疲劳的技术，甚至于更早的去发现微小的损伤，防患于未然。

考虑到这一点，研究小组将注意力转向“三波互动”。这是两个交叉的超声波在板内产生第三小超声波的现象。通过数值模拟和理论计算，研究小组成功地揭示了三波相互作用产生第三超声波背后的机制。第三超声波包含大量关于材料特性的信息，可能准确地测试材料疲劳的早期阶段（在发生大量损坏之前）的情况。