實(shí)驗(yàn)名稱：Lamb波在板中缺陷檢測(cè)的有限元模擬和實(shí)驗(yàn)研究

　　實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/strong>超聲Lamb波檢測(cè)技術(shù)是薄板結(jié)構(gòu)檢測(cè)一種較為先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，其在石化、航空、電力、核能等領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)點(diǎn)和作用，且創(chuàng)造了很大的社會(huì)效益及經(jīng)濟(jì)效益。但是由于Lamb波的頻散特性，限制了其應(yīng)用到實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，為了確定參數(shù)和模態(tài)分析，本文對(duì)Lamb波在板中的傳播特性，頻散曲線及其缺陷檢測(cè)進(jìn)行研究。

　　測(cè)試設(shè)備：前置放大器、函數(shù)發(fā)生器、示波器、接收傳感器、計(jì)算機(jī)等

　　實(shí)驗(yàn)過(guò)程：

圖：實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)原理圖

　　根據(jù)Lamb波在板中傳播的特性及其實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備我們搭建了一套原理性實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，根據(jù)原理圖所示的器材連接，由電腦制作5周期漢寧窗激勵(lì)信號(hào)傳送到任意函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)，將激勵(lì)信號(hào)傳播到鋁板上的信號(hào)發(fā)生探頭，激勵(lì)探頭產(chǎn)生Lamb波在板中傳播后通過(guò)接收探頭接收回波信號(hào)，將回波信號(hào)經(jīng)過(guò)功率放大器放大后在數(shù)字示波器上進(jìn)行顯示。

　　1、檢測(cè)Lamb在無(wú)缺陷板中和有缺陷板中回波信號(hào)的對(duì)比。并且分析Lamb波在板中傳播發(fā)生頻散現(xiàn)象之后各個(gè)不同模態(tài)的回波，以確定缺陷位置。

　　2、超聲Lamb波在板中損傷檢測(cè)主要參數(shù)設(shè)定：

　　激勵(lì)信號(hào)：5周期中心頻率為500KHz的漢寧窗調(diào)制信號(hào)

　　入射角：采用縱波直探頭垂直鋁板平面激勵(lì)信號(hào)

　　記錄時(shí)間長(zhǎng)度：1兆點(diǎn)

　　3、缺陷大小：直徑為10mm的圓形通孔

　　4、對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果保存分析。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果：

　　通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)器材布置及其實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)無(wú)缺陷和有缺陷的鋁板進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖如下圖2和下圖3所示：

　　圖2：無(wú)缺陷鋁板實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

　　圖3：有缺陷鋁板實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖

　　如上圖2和上圖3所示，由于在實(shí)驗(yàn)中采用縱波直探頭進(jìn)行加載，接收信號(hào)中A0模態(tài)的信號(hào)分辨性較好，SO模態(tài)的幅值則很小。我們對(duì)有/無(wú)缺陷鋁板結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，無(wú)缺陷鋁板實(shí)驗(yàn)接收信號(hào)含有2個(gè)A0模態(tài)波形，第一個(gè)為接收到的激勵(lì)信號(hào)波形的A0模態(tài)，后面的波形為端面A0模態(tài)回波，在有缺陷鋁板的實(shí)驗(yàn)接收信號(hào)中，明顯可以看到在接收激勵(lì)信號(hào)A0模態(tài)波形和端面A0模態(tài)回波中間含有缺陷的A0模態(tài)回波。

　　針對(duì)上述實(shí)驗(yàn)，我們利用ABAQUS對(duì)其進(jìn)行有限元數(shù)值模擬。對(duì)上述模型圖數(shù)據(jù)進(jìn)行建模仿真分別對(duì)無(wú)缺陷和有缺陷鋁板Lamb波傳播過(guò)程進(jìn)行仿真，得出的仿真結(jié)果圖如下圖4和圖5所示：

　　圖4：無(wú)缺陷鋁板數(shù)值模擬結(jié)果圖

　　圖5：有缺陷鋁板數(shù)值模擬結(jié)果圖

　　圖：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與數(shù)值模擬計(jì)算結(jié)果對(duì)比

　　通過(guò)實(shí)驗(yàn)檢測(cè)得出的結(jié)果和數(shù)值模擬計(jì)算出的結(jié)果吻合程度比較理想，數(shù)值模擬缺陷位置的時(shí)間與實(shí)驗(yàn)結(jié)果缺陷位置時(shí)間基本相同，驗(yàn)證了有限元仿真數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。

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