結構缺陷檢測中的Lamb波時反特性研究.pdf

1、由于超聲Lamb波傳播衰減小、檢測范圍廣、對板類結構中的裂紋等小損傷敏感,且在無損檢測技術測領域應用時間長、技術較為成熟,因此被廣泛地應用于板類結構的損傷監(jiān)測中。利用損傷散射信號的結構損傷監(jiān)測、定位以及辨識技術是現階段Lamb波結構健康監(jiān)測研究的重點,而且Lamb波傳播存在著頻散和多模特性,同時待測結構往往較為復雜,尤其是復合材料結構,結構特性及損傷機理分析困難,大大限制了其在工程中的應用。本文以板結構為研究對象,對Lamb波傳播特性和

2、時間反轉方法特點進行了分析,利用有限元仿真的方法對結構缺陷檢測中的Lamb波時反特性進行了研究。本文主要研究工作包括以下幾方面:
　　首先,本文介紹了Lamb波頻散方程的理論分析過程以及Lamb波的檢測原理;重點分析了Lamb波傳播的頻散特性和多模式特性。在Lamb波傳播特性分析基礎上,對時間反轉法的基本原理以及Lamb波時間反轉聚集過程作出了理論分析。通過對這些問題的分析來深入理解Lamb波時間反轉的特性,提出了時間反轉聚焦性能

3、評價指標。
　　其次,運用有限元分析軟件ABAQUS建立了用于研究Lamb波傳播特性的有限元模型,對板結構中Lamb波的傳播特性進行了詳細的研究,驗證了建立模型過程中采用的理論及相關參數設置的正確性。通過數值仿真直觀形象地反映 Lamb波在板材中傳播的不同狀況,有助于辨識直達波、損傷反射波和邊界反射波等。理論分析了時間反轉法提取損傷散射信號的過程,提出了基于時間反轉法的無基準 Lamb波損傷監(jiān)測方法,并且根據時反聚焦響應信號中各波

4、包的相互位置關系和出現時刻,應用相應的時頻分析方法提取與損傷相關的信息進行損傷定位,通過數值仿真驗證了這種方法能夠在無基準的條件之下進行損傷的定位。
　　最后,利用時間反轉法對結構響應信號進行了時反重構,分別研究了各向同性鋁板和各向異性的復合材料層合板的結構缺陷檢測中Lamb波時間反轉特性,并利用所提出的時間反轉聚焦性能評價指標分析了Lamb波在缺陷板檢測中的聚焦性能。結果表明該方法能夠判別結構損傷的發(fā)生,并進行結構損傷程度的辨識