金属板中损伤的导波能流成像方法研究

摘要

基于超声导波的损伤成像技术，能够快速、直观地检测结构中的损伤，在结构健康监测/无损检测领域中具有广阔的发展前景。对于大多数损伤成像技术能够对板状结构中的损伤实现精确定位，但难以对损伤形状进行评估。鉴于常采用的接触式换能器需要附加的粘合剂，对实验信号产生影响，本文中采用自动扫描式激光多普勒测振仪对板状结构进行非接触式扫描检测，提取含损伤特征信息的导波场信号数据，进而基于Lamb波能流成像方法评估金属铝板结构中不同损伤轮廓信息进行了研究。
　　本研究主要内容包括：⑴阐述Lamb波在金属铝板中的传播特征及其与损伤发生相互作用的能量和能流特性，为板状结构中的损伤检测提供新的检测方法。研究了损伤成像的指标及Moore轮廓跟踪算法理论，为板状结构中损伤的形状量化检测提供理论基础。⑵基于有限元方法数值模拟研究金属铝板结构中Lamb波的传播特性，得到含损伤信息的导波场信号数据，分析Lamb波的能量分布及能量流，采用Moore轮廓跟踪算法，分别对铝板结构中不同类型损伤、不同深度损伤以及多损伤的位置、轮廓进行诊断和评估，实现损伤可视化检测。⑶构建金属铝板中损伤检测的实验平台，采用扫描式激光多普勒测振仪采集检测区域内网格点上的信号，应用基于Lamb波的能流成像方法对金属铝板中损伤进行检测，并与数值模拟结果相比较，验证该成像方法用于金属铝板中损伤检测的可行性及有效性。

目录

声明

第1章 绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文主要内容及创新点

第2章 损伤成像算法与指标评估

2.1板中导波传播特征

2.2板中损伤的导波能流成像理论

2.3本章小结

第3章 基于能量流损伤成像的数值模拟

3.1有限元仿真

3.2 Lamb波的激发

3.3基于能量流的损伤成像方法

3.4本章小结

第4章 导波能流成像的实验研究

4.1金属板损伤检测实验平台

4.2实验结果的分析与讨论

4.3本章小结

第5章 总结与展望

5.1总结

5.2展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间发表论文与参加的课题