三层板波导结构中缺陷的拓扑成像研究

摘要

近些年,分层板结构在航空航天和风力发电等领域得到广泛的应用,而此类结构的无损检测也成为备受关注的课题.常规的超声检测方法需要对待测结构逐点扫描,这严重制约生产和检测效率.导波具有敏感度高、传播距离远等特性,适合进行大面积和中长距离的检测.然而,导波具有频散和多模等特性,给实际检测中对缺陷的定位和定量都带来了很大难度.本文中,拓扑梯度的概念将被引入到三层板内部缺陷的成像中,并通过数值模拟验证拓扑成像法对分层板波导结构检测的可行性.本文从理论和数值模拟两方面研究了拓扑成像法在钢-铝-钢三层波导结构中缺陷成像的应用。通过ANSYS有限元软件分析了多缺陷三层板模型，并将基于拓扑成像法与时间反转法两种方法的检测结果进行对比，结果表明拓扑成像法可实现分层波导结构内部多缺陷的检测，且具有较好的成像分辨率和定位精度。