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超声兰姆波(Lamb wave)是超声无损检测中最常见的一种导波形式，也是被公认在结构健康检测领域比较有前途的一种无损检测手段，然而由于Lamb波理论及其检测机理的复杂性，大大限制了它在工程中的应用。作者对板材中的Lamb波及其在损伤成像中的应用进行了研究，具体工作如下：
首先，阐述了Lamb波传播理论，绘制了板中Lamb波频散曲线。Lamb波频散曲线是研究Lamb波特性及其应用的基础，因此，本文从研究瑞利-兰姆方程入手，利用数值求解技术计算出了板材中各个Lamb波模态的相速度和群速度随频厚积的变化，解释了Lamb波传播状态和多模式、频散现象，为后续研究打下基础。
其次，分析了希尔伯特-黄变换信号处理方法。将希尔伯特-黄变换方法引入到多模式Lamb波信号的分析中，在对不同时频分析方法分析比较的基础上，利用希尔伯特-黄变换提取Lamb波信号中的S0和A0模式波及其到达时间。
第三，研究并建立了Lamb波传播模型。介绍了有限元分析方法的基本原理，使用通用的商业有限元分析软件ANSYS建立了用于Lamb波特性研究的有限元模型，验证了所建立模型的有效性。通过仿真直观地观察Lamb波波形在板材中的传播过程，有助于辨识直达波、损伤反射波和边界反射波等，而这个过程单从信号分析的角度考虑是无能为力的。最后分析了激发频率和激励信号周期数对Lamb波无损检测的影响，为后续无损检测分析选取合适的参数提供了参考。
最后，研究了时间反转理论及其在Lamb波损伤成像中的应用。本文在原理上推导验证了频散介质中Lamb波的时间反转过程。通过推导由损伤这个被动波源产生的时间反转波场幅值的表达式，证实了当观察点位于损伤位置时，时间反转波场的幅值最大。之后仿真验证了S0、A0、S0+A0模式Lamb波的时间反转聚焦性，在此基础上，本章提出了基于时间反转方法的结构损伤图像增强技术，采用实验和有限元相结合的Lamb波主动健康检测技术，利用实验采集到的损伤散射信号，呈现了板材中的损伤情况，实验结果表明该方法较为有效地表征了损伤特征和范围，有助于推动结构健康检测的实用化。