超声导波由于具有传播距离远、检测范围广等特点,被广泛应用于压力容器、航空行业、油气管道等领域的结构无损检测。但超声导波具有多模态及频散等特点,特别在管道中模态数量较多,且以波动特性也是最为复杂的弯曲模态为主,使得在检测过程中信号识别困难、误差较大。由于弯曲模态固有的波结构属性,其对某类缺陷和管道结构径向应力等的检测较为敏感,但是弯曲模态在实际应用中难以控制,故研究弯曲模态导波单模态激励方法,并应用弯曲模态导波进行无损检测,具有重要的现实意义和广阔的应用前景。本文对弯曲模态的传播特性进行了模拟分析。利用有限元软件ABAQUS模拟弯曲模态在管道中的传播特性,分别对不同频率激励的弯曲模态在管道中的传播特性以及弯曲模态在4种不同尺寸的管道中的传播特性进行了数值模拟,分析了在不同频率和接收点时导波模态的传播特性以及能量衰减情况。得到适合检测的弯曲模态激励频率与传感器布置距离。并且数值模拟了 F(1,1)模态和F(2,1)模态对管道的缺陷检测,分析了F(1,1)模态和F(2,1)模态对不同缺陷的敏感度。结果表明:频率在50kHz时可以得到较为干净的单一弯曲模态导波。经过对4种不同尺寸管道中弯曲模态在不同频率接收点处的传播特性模拟,最终可以确定在管道尺寸为10×1mm、频率为50kHz、接收点在600mm时,得到的F(1,1)模态为较单一的弯曲模态;对缺陷方向为纵向和横向,类型为方形凹槽和方形通槽,大小为2×6×1.5mm和1×4×0.5mm,选用频率为50kHz和85kHz的弯曲模态进行数值模拟检测,对比分析得到,缺陷为纵向时,F(1,1)模态比F(2,1)模态对缺陷更敏感;缺陷为横向时,F(1,1)模态和F(2,1)模态对于横向缺陷的敏感度差别不大。模拟结果可明显的看出缺陷回波的位置和大小;对比发现,弯曲模态对横向缺陷更敏感。激励频率为50kHz时的缺陷信号明显比激励频率在85kHz时的缺陷信号强。