基于Lamb波的结构损伤识别有限元仿真分析研究

摘要

无损检测技术在现代工业和科技的发展中扮演着越来越重要的角色，而Lamb波检测作为无损检测领域中的热点检测技术广泛应用于机械、化工等各个领域。本文以无损检测相关理论知识为基础，分析了Lamb波的传播特性，并采用仿真软件对Lamb波的频散曲线及薄板损伤识别等进行了研究。
　　首先，介绍了Lamb波无损检测技术在国内外的研究现状。简单介绍了Lamb波传播特性，并通过MATLAB软件对Lamb波的Rayleigh-Lamb波动传播方程进行仿真,得到Lamb波在薄板中传播的频散曲线，确定了A0模态和S0模态下的频散关系，并作为采用Lamb波进行结构损伤识别的依据。
　　然后，通过对Lamb波激励信号相关参数进行比较，得到了激励信号的最佳幅值、波峰数以及中心频率等。通过分析把lamb波的波动传播方程分三个函数加载在薄板模型左侧，以此模拟lamb波的仿真传播函数，并对薄板模型进行相关仿真操作，得出了Lamb波在薄板中的传播数据图。
　　最后，分别仿真了lamb波在健康薄板模型以及损伤薄板模型中的传播情况。首先在健康薄板中，频厚积设置为1MHzmm，由lamb波的频散曲线得出A0、S0模态下的群速度和相速度与理论计算得出的相比较，验证了有限元仿真在计算Lamb波群速度和相速度的有效性，然后在损伤薄板中，频厚积同样设为1MHzmm，通过仿真计算结果得到的lamb波在薄板中传播的波形图，通过对波形图的分析确定波形图中各个波包的对应模态以及反射回波，然后根据lamb波的相速度与群速度来计算出薄板中损伤的位置，然后与理论位置相比较，验证了有限元仿真在无损检测上的有效性。

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