蘭姆波單一模態(tài)的激勵及與缺陷相互作用的研究.pdf

1、厚度低于6mm的薄板材在工業(yè)中應用最為廣泛，然而薄板材在制造過程中不可避免的帶來缺陷，因此需要對薄板材進行無損檢測。但傳統(tǒng)的無損檢測技術(shù)易受外界環(huán)境干擾、對環(huán)境有污染等原因而限制他們在無損檢測中的應用范圍。而電磁超聲檢測技術(shù)由于無需耦合劑、檢測速度快等優(yōu)點而廣泛應用于薄板材的無損檢測。但是用于檢測薄板的電磁超聲蘭姆波具有多模態(tài)和頻散特性，從而限制了蘭姆波的應用范圍。為此，本文將研究影響蘭姆波特性，從而消減多模態(tài)特性，激發(fā)單一模態(tài)蘭姆波。

2、
　　本文主要基于有限元分析方法研究蘭姆波的聲場指向性以及不同模態(tài)板波的群速度、相速度、位移幅值的變化趨勢。仿真結(jié)果表明:激發(fā)頻率在0.08-1Mhz時僅存在A0和S0模態(tài)，這兩種模態(tài)在聲軸線具有較強的聲場指向性。當激勵頻率小于0.188Mhz時，僅存在A0模態(tài)。當激勵頻率大于0.45Mhz時，S0模態(tài)位移幅值逐漸增大且大于A0模態(tài)，在激勵頻率在0.64Mhz時S0模態(tài)位移幅值較大。通過對激發(fā)頻率的選擇可以有效的選擇期望的蘭姆波模

3、態(tài)。但是由仿真結(jié)果可知，選擇合適的激發(fā)頻率雖然可以消減干擾模態(tài)的影響但是卻沒有完全消除。在此基礎上，對洛倫茲力合力的方向進行研究，利用有限元軟件分析當洛倫茲力方向變化時，對蘭姆波模態(tài)質(zhì)點位移幅值的影響。結(jié)果表明:在0.64MHz頻率下，保持洛倫茲力大小不變，通過改變洛倫茲力方向，增加X軸方向的力可以增加S0模態(tài)的位移幅值，同時消減A0模態(tài)的位移幅值，從而實現(xiàn)了lamb wave單一模態(tài)的激勵。
　　此外，本文還基于有限元方法研究了

4、S0模態(tài)和A0模態(tài)與缺陷的相互作用。通過對鋁板厚度方向上不同位置的缺陷進行仿真分析，仿真結(jié)果表明:當缺陷關(guān)于板中心非對稱時，S0模態(tài)經(jīng)過缺陷后發(fā)生的模態(tài)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象最明顯。而當缺陷關(guān)于板中心對稱時，S0模態(tài)經(jīng)過缺陷后發(fā)生的模態(tài)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象不明顯，特別是當缺陷位于鋁板的上下表面時，模態(tài)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象最弱。本文通過有限元方法對蘭姆波特性和蘭姆波與缺陷的相互作用進行研究，為蘭姆波模態(tài)單一模態(tài)的激勵、回波信號的分析提供了基本依據(jù)，在快速準確的電磁超聲無損探傷