技術(shù)文章

　　實驗名稱：Lamb波在板中缺陷檢測的有限元模擬和實驗研究

　　實驗?zāi)康模?/strong>超聲Lamb波檢測技術(shù)是薄板結(jié)構(gòu)檢測一種較為先進的無損檢測技術(shù)，其在石化、航空、電力、核能等領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)點和作用，且創(chuàng)造了很大的社會效益及經(jīng)濟效益。但是由于Lamb波的頻散特性，限制了其應(yīng)用到實際工業(yè)生產(chǎn)中，為了確定參數(shù)和模態(tài)分析，本文對Lamb波在板中的傳播特性，頻散曲線及其缺陷檢測進行研究。

　　測試設(shè)備：前置放大器、函數(shù)發(fā)生器、示波器、接收傳感器、計算機等

　　實驗過程：

圖：實驗系統(tǒng)原理圖

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

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

　　2、超聲Lamb波在板中損傷檢測主要參數(shù)設(shè)定：

　　激勵信號：5周期中心頻率為500KHz的漢寧窗調(diào)制信號

　　入射角：采用縱波直探頭垂直鋁板平面激勵信號

　　記錄時間長度：1兆點

　　3、缺陷大小：直徑為10mm的圓形通孔

　　4、對實驗結(jié)果保存分析。

　　實驗結(jié)果：

　　通過上述實驗器材布置及其實驗參數(shù)進行實驗，對無缺陷和有缺陷的鋁板進行實驗，得出的實驗結(jié)果圖如下圖2和下圖3所示：

　　圖2：無缺陷鋁板實驗結(jié)果圖

　　圖3：有缺陷鋁板實驗結(jié)果圖

　　如上圖2和上圖3所示，由于在實驗中采用縱波直探頭進行加載，接收信號中A0模態(tài)的信號分辨性較好，SO模態(tài)的幅值則很小。我們對有/無缺陷鋁板結(jié)果進行對比，無缺陷鋁板實驗接收信號含有2個A0模態(tài)波形，第一個為接收到的激勵信號波形的A0模態(tài)，后面的波形為端面A0模態(tài)回波，在有缺陷鋁板的實驗接收信號中，明顯可以看到在接收激勵信號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。

　　針對上述實驗，我們利用ABAQUS對其進行有限元數(shù)值模擬。對上述模型圖數(shù)據(jù)進行建模仿真分別對無缺陷和有缺陷鋁板Lamb波傳播過程進行仿真，得出的仿真結(jié)果圖如下圖4和圖5所示：

　　圖4：無缺陷鋁板數(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：實驗結(jié)果與數(shù)值模擬計算結(jié)果對比

　　通過實驗檢測得出的結(jié)果和數(shù)值模擬計算出的結(jié)果吻合程度比較理想，數(shù)值模擬缺陷位置的時間與實驗結(jié)果缺陷位置時間基本相同，驗證了有限元仿真數(shù)值模擬的準(zhǔn)確性。

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