實(shí)驗名稱(chēng)：Lamb波在板中缺陷檢測的有限元模擬和實(shí)驗研究

　　實(shí)驗目的：超聲Lamb波檢測技術(shù)是薄板結構檢測一種較為先進(jìn)的無(wú)損檢測技術(shù)，其在石化、航空、電力、核能等領(lǐng)域具有顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)和作用，且創(chuàng )造了很大的社會(huì )效益及經(jīng)濟效益。但是由于Lamb波的頻散特性，限制了其應用到實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，為了確定參數和模態(tài)分析，本文對Lamb波在板中的傳播特性，頻散曲線(xiàn)及其缺陷檢測進(jìn)行研究。

　　測試設備：前置放大器、函數發(fā)生器、示波器、接收傳感器、計算機等

　　實(shí)驗過(guò)程：

圖：實(shí)驗系統原理圖

　　根據Lamb波在板中傳播的特性及其實(shí)驗室的設備我們搭建了一套原理性實(shí)驗系統，根據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(guò)接收探頭接收回波信號，將回波信號經(jīng)過(guò)功率放大器放大后在數字示波器上進(jìn)行顯示。

　　1、檢測Lamb在無(wú)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波在板中損傷檢測主要參數設定：

　　激勵信號：5周期中心頻率為500KHz的漢寧窗調制信號

　　入射角：采用縱波直探頭垂直鋁板平面激勵信號

　　記錄時(shí)間長(cháng)度：1兆點(diǎn)

　　3、缺陷大小：直徑為10mm的圓形通孔

　　4、對實(shí)驗結果保存分析。

　　實(shí)驗結果：

　　通過(guò)上述實(shí)驗器材布置及其實(shí)驗參數進(jìn)行實(shí)驗，對無(wú)缺陷和有缺陷的鋁板進(jìn)行實(shí)驗，得出的實(shí)驗結果圖如下圖2和下圖3所示：

　　圖2：無(wú)缺陷鋁板實(shí)驗結果圖

　　圖3：有缺陷鋁板實(shí)驗結果圖

　　如上圖2和上圖3所示，由于在實(shí)驗中采用縱波直探頭進(jìn)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(wú)缺陷鋁板結果進(jìn)行對比，無(wú)缺陷鋁板實(shí)驗接收信號含有2個(gè)A0模態(tài)波形，第一個(gè)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(shí)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(shí)驗，我們利用ABAQUS對其進(jìn)行有限元數值模擬。對上述模型圖數據進(jìn)行建模仿真分別對無(wú)缺陷和有缺陷鋁板Lamb波傳播過(guò)程進(jìn)行仿真，得出的仿真結果圖如下圖4和圖5所示：

　　圖4：無(wú)缺陷鋁板數值模擬結果圖

　　圖5：有缺陷鋁板數值模擬結果圖

　　圖：實(shí)驗結果與數值模擬計算結果對比

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

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