【正文】 1 3000 4000 5000 6000 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 005001000150020212500 板材缺陷 板材缺陷 0 1000 2021 3000 4000 5000 6000 2 5 0 0 2 0 0 0 1 5 0 0 1 0 0 0 5 0 005001000150020212500 板材缺陷 圖 板材 各缺陷下時域信號圖 實驗數(shù)據(jù)分析 Lamb 波檢測中信號幅值是一個對耦合條件敏感的量 ,為了減小耦合條件帶來的影響 , 人們往往對信號進行幅值歸一化處理 , 然而時域信號的幅值不滿足可加性 ,從理論上講 ,對多分量信號進行幅值歸一化不一定是合理的。實驗的硬件系統(tǒng)組成如圖 所示。而所謂的垂直耦合法即用超聲縱波直探頭垂直耦合在被測板形件表面發(fā)射超聲波，這種方法也被稱為聲 — 超聲方法。通過信號發(fā)生器來產生電激勵信號，然后通過換能器底部壓電晶片的逆壓電效應把電激勵信號轉化為超聲波信號，之后通過耦合劑進入被測薄板中，由于薄板自由邊界的約束，此時在板中傳播的就已 經是 LAMB 波了，最后通過接收換能器底部壓電晶片的正壓電效應把超聲波信號轉化為電信號供我們進一步分析。同時對于不同類型的 LAMB 波，還有不同的階次，通常用 S0， S1， S2??表示不同的對稱型 LAMB 波模式 ， A0， A1，A2??表示不同的反對稱型 LAMB 波模式。 蘭姆波是超聲波的一種 ， 是板材厚度與透入的聲波波長相當時在板材中激勵而成的應力波 ，當板的上下界面在力學上自由時，這種特殊的超聲波就叫 LAMB 波 [10]。 本文旨在對金屬薄板 LAMB 波無損檢測系統(tǒng)進行研究，對 LAMB 波檢測信號用Matlab 進行分析和處理，從 而對薄板中的模擬缺陷進行無損檢測。超聲波在固體介質中的傳播速度與介質的彈性模量和密度有關。 超聲檢測的原理 超聲波是頻率高于 20 千赫 的機械波。 最近一些年， LAMB 波被廣泛應用于各向同性和各向異性材料的機構安全檢測中。后來美國通用電器公司的工程師 首先指出了鋁和鋯的頻散曲線的模式特征可以應用于材料無損檢測。后人把這種波動命名為 LAMB 波以紀念它的發(fā)現(xiàn)者。美國 材料試驗學會標準 (ASTM)及宇航材料規(guī)范 (AMS)均提出對金屬薄板探傷可采用 LAMB 波，但是對其具體實施方法卻未涉及 [1]。作為五大常規(guī)無損檢測技術之一的超聲波無損檢測技術常用來檢測制件內部的缺陷，由于它的檢測能力強，甚至可以深入幾米深的金屬內部，同時作用于材料的超聲強度有足夠的低，最大作用應力遠低于材料的彈性極限，此外所需的設備簡單，對制件以及周圍環(huán)境沒有危害和污染，所以在無損檢測中應用得非常廣泛。盡管金屬薄板的無損檢測是蘭姆波技術的最早應用領域，但是由于蘭姆波理論及檢測機理的復雜性，此項技術 至今仍未取得重大突破，還存在許多不一致的觀點和未解決的問題，大大地限制了它在工業(yè)生產中的應用。LAMB wave。事實上無論是橫波斜入射還是縱波垂直入射進薄板中，當超聲波傳播一定距離之后由于薄板上下表面的不斷反射使得此時的超聲波已不再是普通的橫波或者縱波了，而是一種新的超聲波形式即蘭姆波 (LAMB wave)。 由于 LAMB 波傳播和反射機理的復雜性，南昌航空大學科技學院 2021 屆學士學位論文 2 國外對 LAMB 波無損檢測至今尚未制訂相關標準，國內雖已先后制訂了兩項國標和一項專業(yè)標準 [24]，但是這并不能說明這些問題都已得到妥善解決。它是板中的導波，通常也稱“板波”。 1967 年這本書被譯為英文在美國出版，這是一本關于瑞利波和 LAMB 波的經典著作 [19]。尤其是中國科學院聲學研究所應崇福、張守玉和沈建中用光彈方法對 LAMB波的應力分布進行了直接觀察，這是世界上首次對 LAMB 波的應力分布進行直接觀察，他們還對 LAMB 波傳播與散射進行了觀察和研究 [10]。這種反射現(xiàn)象可被用來進行超聲波探傷，最常用的是脈沖回波探傷法探傷時，脈沖振蕩器發(fā)出的電壓加在探頭上（用壓電陶瓷或石英晶片制成的探測元件），探頭發(fā)出的超聲波脈沖通過南昌航空大學科技學院 2021 屆學士學位論文 4 聲耦合介質（如機油或水等）進入材料并在其中傳播，遇到缺陷后，部分反射能量沿原途徑返回探頭，探頭又將其轉變?yōu)殡娒}沖， 經儀器放大而顯示在示波管的熒光屏上。 超聲檢測的特點 ，例如在鋼中的有效探測深度可達 1 米以上。 LAMB 波檢測方案進行研究。在無限均勻各向同性彈性介質中，橫 波和縱波分別以各自的特征速度傳播而無波形耦合，而在板中則不然。反對稱型 LAMB 波的特點是薄板中質點的振動不對稱于板的中心面，上下兩面相應質點振動的垂直分量方向相同，水平分量方向相反，且在薄板的中心面上質點是以橫波形式振動的。而所謂雙探頭式也叫一發(fā)一收方式，即用一個探頭完成信號的發(fā)射任務，用另一探頭完成信號的接收任務。本論文中采用UltraNDT 超聲發(fā)射 /接收卡作為超聲發(fā)生和接收設備 ， 該儀器為一臺通用數(shù)字化超聲無損探傷儀；鼠標操作，全數(shù)字化調節(jié)，使用方便，而且檢測結果可以存盤分析。 選用 1000mm*600mm*3mm鋁板，分別在鋁板的中心鉆 , 的圓孔，探頭采用中心頻率為 的 K2 斜探頭，采用一發(fā)一收的方式通過耦合劑耦合在鋁板上，探頭間距 100mm，探頭在鋁板上的位置如圖 所示 (實驗過程中，探頭位置不能移動） 。 波形指數(shù) FSHA 的特點是穩(wěn)定性較好 ,從公式 ( 1)可以看出 FSHA 與信號幅值的大小 無關 ,避免了實際測試中因耦合條件改變而引起的誤差 , 這為定征結構中缺陷的狀態(tài)和研究 Lamb 波提供了途徑 [20]。E International,2021 [13]鄭祥明 ,顧向華等 .超聲蘭姆波的時頻分析 [J].聲學學報 ,2021 [14]袁慎芳，陶寶祺，朱曉榮 .應用小波分析及主動監(jiān)測技術的復合材料損傷監(jiān)測 .材料工程，2021 [15]Shenfang Yuan， Lei Wang， Ge work method based on a new damage signature for structural health Structures， 2021 [16]徐穎娣，袁慎芳，彭鴿 .二維結構損傷的主動 LAMB波定位技術研究 .航空學報， 2021 [17] ：PrenticeHall， 2021 [18]Farrar Testing of the I40 Bridge Before and After theIntroduction of Damage,Proceeding of the 13th International Modal AnalysisConference,1995 [19]West Point Random Model Test Technique Application to Failure and Vibration Bulletin,1982 [20]楊智春 ,于哲峰 , 孫浩 .一種基于經驗模分解的結構微小損傷檢測方法 [ J] . 西北工業(yè)大學學報 , 2021 南昌航空大學科技學院 2021 屆學士學位論文 18 致 謝 歷時將近兩個月的時間終于將這篇論文寫完，在論文的寫作過程中遇到了很多的困難和障礙，都在同學和老師的幫助下