板材裂纹的兰姆波有限元模拟与检测方法

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薄板普遍的应用于核电、航空、汽车等工业领域上。超声兰姆波检测法是薄板无损检测的一种有效手段。与常规的超声波相比,兰姆波检测可以在一点激励并在大面积传播,这使得其检测快速高效。然而兰姆波的频散特性致使其检测原理十分复杂,这使得它在实际工业生产中的应用受到了局限。为了确定参数和模式分析,本文对兰姆波在板中的传播特性,频散曲线及裂纹检测做了研究,具体工作如下:  首先,介绍了兰姆波基本理论,用数值法求解瑞利-兰姆频率方程,绘制了兰姆波频散曲线,并且比较了几种识别兰姆波模式的方法,选择了使用短时傅立叶变换(STFT)来识别兰姆波的模式。  其次,利用ANSYS软件对铝板中传播的兰姆波进行了有限元模拟,对采用不同频率所激发出的兰姆波进行了模式识别,接着对有裂纹缺陷的铝板进行有限元仿真,分析缺陷对有限元仿真结果的影响,利用兰姆波在板中传播遇到缺陷的反射回波确定缺陷位置,给出了兰姆波遇到缺陷时传播的波场快照图,直观的观察兰姆波的传播特性,并对不同缺陷深度的铝板的有限元仿真结果进行对比,研究了对裂纹深度的定征检测方法。  最后,建立了兰姆波无损检测系统,对在无缺陷的铝板中传播的兰姆波做了模式识别实验,还对有裂纹缺陷的铝板进行了兰姆波无损检测实验,通过识别出的模式的群速度对裂纹进行定位,验证了用时间延迟估计法对缺陷定位的有效性。
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