實驗名稱：Lamb波在板中缺陷檢測的有限元(yuan)模擬和實驗研究

　　實驗目的：超聲(sheng)Lamb波檢(jian)測(ce)(ce)技術是(shi)薄板結(jie)構檢(jian)測(ce)(ce)一種較(jiao)為先進的(de)無損檢(jian)測(ce)(ce)技術，其在石(shi)化(hua)、航(hang)空、電力、核能等領域具有(you)顯著(zhu)的(de)優點和作(zuo)用，且創造(zao)了(le)很大(da)的(de)社會(hui)效益(yi)及經濟效益(yi)。但(dan)是(shi)由(you)于Lamb波的(de)頻散特性(xing)(xing)，限制了(le)其應用到實際工業生(sheng)產中(zhong)，為了(le)確定參數(shu)和模態分析，本(ben)文對Lamb波在板中(zhong)的(de)傳播特性(xing)(xing)，頻散曲(qu)線及其缺陷(xian)檢(jian)測(ce)(ce)進行研究。

　　測試設備：前置放大器、函數發生器、示(shi)波器、接收傳感器、計算(suan)機(ji)等

　　實驗過程：

圖：實驗系統原理圖

　　根據Lamb波在(zai)板中傳(chuan)(chuan)(chuan)播的(de)(de)特性(xing)及其(qi)實驗(yan)室的(de)(de)設備(bei)我(wo)們(men)搭建了一套(tao)原理性(xing)實驗(yan)系(xi)統，根據原理圖(tu)所示的(de)(de)器(qi)材連接(jie)，由(you)電(dian)腦(nao)制作5周期漢寧窗激(ji)勵(li)信(xin)(xin)號(hao)(hao)傳(chuan)(chuan)(chuan)送到(dao)任意(yi)函(han)數發生器(qi)產生激(ji)勵(li)信(xin)(xin)號(hao)(hao)，將(jiang)激(ji)勵(li)信(xin)(xin)號(hao)(hao)傳(chuan)(chuan)(chuan)播到(dao)鋁板上的(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)(hao)發生探(tan)頭(tou)(tou)(tou)，激(ji)勵(li)探(tan)頭(tou)(tou)(tou)產生Lamb波在(zai)板中傳(chuan)(chuan)(chuan)播后通過接(jie)收探(tan)頭(tou)(tou)(tou)接(jie)收回(hui)波信(xin)(xin)號(hao)(hao)，將(jiang)回(hui)波信(xin)(xin)號(hao)(hao)經過功率放大器(qi)放大后在(zai)數字示波器(qi)上進行顯示。

　　1、檢測Lamb在無缺(que)陷板中和有缺(que)陷板中回波信號的對(dui)比(bi)。并且分析(xi)Lamb波在板中傳播發生(sheng)頻散現象之后(hou)各個(ge)不同模態的回波，以確定缺(que)陷位置(zhi)。

　　2、超聲Lamb波在板(ban)中損(sun)傷檢測主(zhu)要參數(shu)設定：

　　激勵信(xin)號(hao)(hao)：5周期中心頻率(lv)為(wei)500KHz的漢寧窗調制信(xin)號(hao)(hao)

　　入射角：采用縱波直(zhi)探頭垂直(zhi)鋁板(ban)平面(mian)激勵信號

　　記錄時間長度：1兆點

　　3、缺(que)陷(xian)大小(xiao)：直徑(jing)為10mm的圓形通孔(kong)

　　4、對(dui)實驗結果(guo)保存分析。

　　實驗結果：

　　通過上(shang)述實(shi)驗(yan)(yan)器材布置(zhi)及(ji)其實(shi)驗(yan)(yan)參數(shu)進行(xing)實(shi)驗(yan)(yan)，對無缺陷(xian)(xian)和(he)(he)有缺陷(xian)(xian)的鋁(lv)板進行(xing)實(shi)驗(yan)(yan)，得出的實(shi)驗(yan)(yan)結果圖(tu)如下(xia)圖(tu)2和(he)(he)下(xia)圖(tu)3所示：

　　圖2：無缺陷鋁(lv)板(ban)實驗結果(guo)圖

　　圖(tu)3：有缺陷鋁板實驗(yan)結果圖(tu)

　　如上(shang)圖(tu)(tu)2和上(shang)圖(tu)(tu)3所示(shi)，由于在實驗(yan)中采用(yong)縱波(bo)(bo)直探頭進(jin)行(xing)加載，接(jie)(jie)收信(xin)(xin)號(hao)中A0模(mo)(mo)態(tai)(tai)的(de)(de)信(xin)(xin)號(hao)分辨性較好，SO模(mo)(mo)態(tai)(tai)的(de)(de)幅值(zhi)則很(hen)小(xiao)。我們對有(you)(you)/無缺陷鋁板(ban)結果進(jin)行(xing)對比，無缺陷鋁板(ban)實驗(yan)接(jie)(jie)收信(xin)(xin)號(hao)含有(you)(you)2個A0模(mo)(mo)態(tai)(tai)波(bo)(bo)形，第一個為接(jie)(jie)收到的(de)(de)激勵(li)信(xin)(xin)號(hao)波(bo)(bo)形的(de)(de)A0模(mo)(mo)態(tai)(tai)，后面(mian)的(de)(de)波(bo)(bo)形為端面(mian)A0模(mo)(mo)態(tai)(tai)回波(bo)(bo)，在有(you)(you)缺陷鋁板(ban)的(de)(de)實驗(yan)接(jie)(jie)收信(xin)(xin)號(hao)中，明顯(xian)可(ke)以(yi)看到在接(jie)(jie)收激勵(li)信(xin)(xin)號(hao)A0模(mo)(mo)態(tai)(tai)波(bo)(bo)形和端面(mian)A0模(mo)(mo)態(tai)(tai)回波(bo)(bo)中間含有(you)(you)缺陷的(de)(de)A0模(mo)(mo)態(tai)(tai)回波(bo)(bo)。

　　針對(dui)上述實(shi)驗，我們(men)利用ABAQUS對(dui)其進行(xing)有(you)限(xian)元數(shu)值(zhi)模擬。對(dui)上述模型圖(tu)(tu)數(shu)據(ju)進行(xing)建模仿真(zhen)分別對(dui)無缺陷和(he)有(you)缺陷鋁板Lamb波傳播過程(cheng)進行(xing)仿真(zhen)，得(de)出(chu)的仿真(zhen)結果(guo)圖(tu)(tu)如下圖(tu)(tu)4和(he)圖(tu)(tu)5所示：

　　圖4：無缺陷鋁板(ban)數值(zhi)模擬結果圖

　　圖5：有(you)缺(que)陷鋁(lv)板數值模擬結(jie)果圖

　　圖：實驗結果(guo)與數值模(mo)擬計算結果(guo)對比(bi)

　　通過實驗(yan)(yan)(yan)檢測得出的結(jie)果和數值模(mo)擬計算出的結(jie)果吻合程(cheng)度比較理想，數值模(mo)擬缺陷位置(zhi)的時(shi)間與實驗(yan)(yan)(yan)結(jie)果缺陷位置(zhi)時(shi)間基本相同(tong)，驗(yan)(yan)(yan)證了有(you)限元仿真數值模(mo)擬的準確(que)性(xing)。

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