Lamb波在板中缺陷检测的有限元模拟和实验研究

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超声Lamb波检测技术是薄板结构检测一种较为先进的无损检测技术，其在石化、航空、电力、核能等领域具有显著的优点和作用，且创造了很大的社会效益及经济效益。但是由于Lamb波的频散特性，限制了其应用到实际工业生产中，为了确定参数和模态分析，本文对Lamb波在板中的传播特性，频散曲线及其缺陷检测做了研究，并与实验结果进行对比，具体工作如下：
　　首先，对Lamb波检测的国内外现状做了阐述。介绍了Lamb波的理论，主要从Lamb波的波动方程，相速度和群速度的定义及其关系，并绘制了相速度和群速度的频散曲线，通过研究Raleigh-Lamb方程，利用MATLAB对频率方程进行数值模拟，直观观察Lamb波在板中传播随频厚积变化，群速度和相速度的频散现象。
　　其次，对ABAQUS数值模拟板中Lamb波的传播的基本过程做了阐述，给出了有限元分析的流程图，针对板中Lamb波传播的有限元仿真，对各步骤的内容做了简单的阐述，特别是激励选择问题，选择汉宁窗信号能有效地提高仿真结果的辨识度，为后面数值模拟结论分析做准备。
　　然后，通过二维有限元建模，首先对Lamb波在板中传播数值模拟的具体参数确定做了详细的阐述，主要包括网格划分长度和时间步长确定等作了介绍。对Lamb波的频散现象做出了分析，主要分析了1MHz-mm左右频厚积范围的仿真结果，分析频散现象之后的A0模态和S0模态，并对有限元仿真的结果中A0模态和S0模态的群速度和相速度大小进行计算，与MATLAB数值模拟的结果进行对比，验证有限元仿真的准确性，接着对有缺陷的板材结构进行有限元仿真，分别对有缺陷和无缺陷模型进行对比，分析缺陷对有限元仿真结果的影响，利用Lamb波在板中传播遇到缺陷的反射回波确定缺陷位置，并对不同缺陷深度的铝板的有限元仿真结果进行对比。
　　最后对板中 Lamb波传播进行实验研究，分别对有缺陷和无缺陷的板进行Lamb波损伤检测实验，分析实验结果各个不同模态，并与有限元仿真结果进行对比。确定有限元仿真对实验结果的指导作用。

著录项

作者
董彦磊;
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作者单位

电子科技大学;

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授予单位电子科技大学;
学科机械制造及其自动化
授予学位硕士
导师姓名陈亮;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类超声控制与检测;
关键词
薄板结构; 缺陷检测; Lamb波; 有限元模拟;

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