金属薄板的超声导波无损检测

摘要

板形构件，尤其是薄板件，传统的超声波探伤是很困难的。超声导波具有传播距离远、速度快的特点，非常适合于板形结构的大面积无损检测。Lamb波是板中导波，由于人们缺乏对超声Lamb波与缺陷作用机理的了解，Lamb波检测技术至今仍存在许多不一致的观点和待解决的问题。本文采用时频分析方法，从对金属薄板中有无缺陷时的Lamb波信号分析入手，在分析Lamb波信号组成和模式转换的基础上，提取能反映缺陷变化的特征参数，用于评价缺陷严重程度；并探索了质点振动位移与Lamb波检测中敏感模式的选择之间的对应关系。 对ST12薄钢板中不同缝深和缝长时的Lamb波信号进行了分析，结果表明：瞬时频率是一个有效的缺陷定征参数；通过FFT带通滤波，在时域对板中主要Lamb波模式S1进行分离，提取了信号包络的质心，发现质心位置与缝缺陷深度有很好的对应效果；Lamb波波形指数变化量与缺陷严重程度之间有较好的线性关系，根据EMD分解的特点，可以推测，波形指数在小缺陷的检测以及客观评价方面会有较好的应用前景；信号的频率中心与缺陷程度之间有较好的对应关系。 探索了质点振动位移与Lamb波检测敏感性的关系，结果表明：Lamb波检测的敏感性与质点振动模式对应关系良好，这为检测中敏感模式的选择提供了依据，对目前还存在争议的观点提供了可靠的实验支撑。

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1课题背景及意义

1.2无损检测及超声导波

1.3国内外研究现状及发展

1.4本文主要研究内容及研究方法

1.4.1主要研究内容

1.4.2研究方法

第二章超声Lamb波及其频散特性

2.1引言

2.2无限大固体中超声传播的基本运动方程

2.3 Lamb波特征方程

2.4 Lamb波理论频散曲线

2.5本章小结

第三章金属薄板中超声Lamb波的识别

3.1引言

3.2非平稳信号的时频分析

3.3 Lamb波模式识别方法

3.3.1动态光弹法

3.3.2二维傅立叶变换

3.3.3时频分析方法

3.4 Lamb波信号的激励与接收

3.5 Lamb波无损检测实验系统

3.6基于STFT的Lamb波模式识别

3.7本章小结

第四章金属薄板中缺陷的超声Lamb波无损定征

4.1引言

4.2金属薄板中缺陷的超声Lamb波无损定征

4.2.1利用瞬时频率的变化对金属薄板中缺陷进行定征

4.2.2利用质心位置的变化对金属薄板中缺陷进行定征

4.2.3利用波形指数的变化对金属薄板中缺陷进行定征

4.2.4利用频率中心的变化对金属薄板中缺陷进行定征

4.3本章小结

第五章Lamb波质点振动位移对检测敏感性的影响研究

5.1质点振动的U、V分量

5.2 Lamb波质点振动位移曲线的绘制

5.3质点振动位移与检测敏感性关系研究

5.3.1实验介绍

5.3.2试验数据分析

5.3.3质点振动位移与检测敏感性关系的验证

5.4本章小结

第六章结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢