与传统的超声检测方法相比,导波以一处激发、长距离传播,具有检测范围大的突出特点为超声检测人员所关注。目前,国内外有关直圆管和圆杆的导波检测研究较多,实际工程中常遇到弯曲的圆杆或圆管。了解此类圆杆中的导波传播特性对于导波在缺陷上的散射对检测此类材料和工件具有重要的指导意义。本文在弹性波理论指导下采用有限元数值模拟和实验测试相结合的方法,开展弯曲圆杆中导波的传播特性及裂纹检测应用研究。首先,应用有限元软件软件ABAQUS建立了弯曲圆杆的数值模型,基于圆杆导波频散曲线和波结构特点激发出L(0,1)模态导波。通过回波时域波形和波场快照可以看出,L(0,1)模态导波经过弯头时发生模态转换产生了F(1,1)模态导波。其次,基于ABAQUS软件建立的弯曲圆杆三维有限元模型,研究相同折弯角度时,不同折弯半径下以及相同折弯半径时,不同折弯角度下的导波的传播特性。在以上基础上,针对弯曲圆杆中的缺陷的导波检测进行数值仿真模拟,从周向缺陷、深度缺陷、轴向缺陷以及刻槽状缺陷四个方面进行频散特性及传播特性的研究,获得了缺陷相应尺寸与相对幅度的关系曲线,为缺陷的定量定位提供了基础。最后,开展了30°、60°、90°弯曲圆杆的超声导波检测实验研究,采用中心频率为100k Hz的纵向模态L(0,1)导波作为检测信号。随着弯曲圆杆折弯角度的增大,弯头回波也增大,且随着弯曲圆杆人工深度缺陷的增大,反射回波也增大。数值模拟与实验检测的结果相符,这对定量评价深度缺陷提供了方法及依据。