腐蝕缺陷超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)研究.pdf

1、板型結(jié)構(gòu)如飛行器、船舶、橋梁、壓力容器及石油儲罐等在工業(yè)和民用領(lǐng)域被廣泛使用。這些結(jié)構(gòu)因自身特殊性長期工作在高溫潮濕的惡劣環(huán)境或經(jīng)常接觸腐蝕性物質(zhì)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)表面容易滋生腐蝕。超聲導(dǎo)波傳播距離遠(yuǎn)、聲場遍及整個板厚、檢測信號包含所有缺陷特征信息，且檢測速度快、效率高、費(fèi)用低、對缺陷敏感等是傳統(tǒng)無損檢測方法無法相比的?；诖?，本課題從實(shí)驗(yàn)和有限元模擬兩方面對鋁合金板中的腐蝕缺陷進(jìn)行超聲導(dǎo)波檢測技術(shù)的研究。
　　首先，介紹課題的研究背景和

2、意義，分析超聲導(dǎo)波檢測的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢以及用于發(fā)射和接收導(dǎo)波信號的換能器的發(fā)展。通過推導(dǎo)三維自由板中Lamb波和SH波的頻散方程，解釋導(dǎo)波的多模態(tài)和頻散現(xiàn)象等特點(diǎn)。求解導(dǎo)波傳播的頻散方程并繪制鋁合金板的頻散曲線，為實(shí)驗(yàn)和有限元模擬中導(dǎo)波模態(tài)的選擇提供理論依據(jù)。
　　然后，在鋁合金板表面粘貼壓電陶瓷晶片PZT-5H激勵和接收超聲導(dǎo)波信號。為了提取人工腐蝕缺陷的反射波信號，引入EMD經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法對采集到的導(dǎo)波信號分別進(jìn)行

3、處理，定量表征腐蝕直徑對其反射導(dǎo)波的影響。
　　最后，避免實(shí)驗(yàn)中腐蝕缺陷形態(tài)過于簡單的不足，借助有限元軟件ABAQUS，建立三維實(shí)體板結(jié)構(gòu)模型。分別對板中具有錐形深度剖面的腐蝕缺陷與超聲S0、SH0和A0導(dǎo)波的相互作用機(jī)理進(jìn)行模擬研究。超聲導(dǎo)波經(jīng)過腐蝕缺陷發(fā)生反射和透射，并由波型轉(zhuǎn)換產(chǎn)生新的導(dǎo)波模態(tài)。研究不同形態(tài)的腐蝕缺陷特征對導(dǎo)波信號的影響及腐蝕缺陷周圍散射聲場的能量分布?？紤]聯(lián)合時頻分布的優(yōu)勢，對導(dǎo)波信號分別進(jìn)行Gabor小波