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    作者: pp电子(中国)·官方网站 閱讀數(shù): 78 發(fā)布時間:

      實驗名稱:Lamb波在板中缺陷檢測的有限元模擬和實驗研究

      實驗?zāi)康模?/strong>超聲Lamb波檢測技術(shù)是薄板結(jié)構(gòu)檢測一種較為先進的無損檢測技術(shù),其在石化、航空、電力、核能等領(lǐng)域具有顯著的優(yōu)點和作用,且創(chuàng)造了很大的社會效益及經(jīng)濟效益。但是由于Lamb波的頻散特性,限制了其應(yīng)用到實際工業(yè)生產(chǎn)中,為了確定參數(shù)和模態(tài)分析,本文對Lamb波在板中的傳播特性,頻散曲線及其缺陷檢測進行研究。

      測試設(shè)備:前置放大器、函數(shù)發(fā)生器、示波器、接收傳感器、計算機等

      實驗過程:

    實驗系統(tǒng)原理圖

    圖:實驗系統(tǒng)原理圖

      根據(jù)Lamb波在板中傳播的特性及其實驗室的設(shè)備我們搭建了一套原理性實驗系統(tǒng),根據(jù)原理圖所示的器材連接,由電腦制作5周期漢寧窗激勵信號傳送到任意函數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生激勵信號,將激勵信號傳播到鋁板上的信號發(fā)生探頭,激勵探頭產(chǎn)生Lamb波在板中傳播后通過接收探頭接收回波信號,將回波信號經(jīng)過功率放大器放大后在數(shù)字示波器上進行顯示。

      1、檢測Lamb在無缺陷板中和有缺陷板中回波信號的對比。并且分析Lamb波在板中傳播發(fā)生頻散現(xiàn)象之后各個不同模態(tài)的回波,以確定缺陷位置。

      2、超聲Lamb波在板中損傷檢測主要參數(shù)設(shè)定:

      激勵信號:5周期中心頻率為500KHz的漢寧窗調(diào)制信號

      入射角:采用縱波直探頭垂直鋁板平面激勵信號

      記錄時間長度:1兆點

      3、缺陷大小:直徑為10mm的圓形通孔

      4、對實驗結(jié)果保存分析。

      實驗結(jié)果:

      通過上述實驗器材布置及其實驗參數(shù)進行實驗,對無缺陷和有缺陷的鋁板進行實驗,得出的實驗結(jié)果圖如下圖2和下圖3所示:

    無缺陷鋁板實驗結(jié)果圖

      圖2:無缺陷鋁板實驗結(jié)果圖

    有缺陷鋁板實驗結(jié)果圖

      圖3:有缺陷鋁板實驗結(jié)果圖

      如上圖2和上圖3所示,由于在實驗中采用縱波直探頭進行加載,接收信號中A0模態(tài)的信號分辨性較好,SO模態(tài)的幅值則很小。我們對有/無缺陷鋁板結(jié)果進行對比,無缺陷鋁板實驗接收信號含有2個A0模態(tài)波形,第一個為接收到的激勵信號波形的A0模態(tài),后面的波形為端面A0模態(tài)回波,在有缺陷鋁板的實驗接收信號中,明顯可以看到在接收激勵信號A0模態(tài)波形和端面A0模態(tài)回波中間含有缺陷的A0模態(tài)回波。

      針對上述實驗,我們利用ABAQUS對其進行有限元數(shù)值模擬。對上述模型圖數(shù)據(jù)進行建模仿真分別對無缺陷和有缺陷鋁板Lamb波傳播過程進行仿真,得出的仿真結(jié)果圖如下圖4和圖5所示:

    無缺陷鋁板數(shù)值模擬結(jié)果圖

      圖4:無缺陷鋁板數(shù)值模擬結(jié)果圖

    有缺陷鋁板數(shù)值模擬結(jié)果圖

      圖5:有缺陷鋁板數(shù)值模擬結(jié)果圖

    實驗結(jié)果與數(shù)值模擬計算結(jié)果對比

      圖:實驗結(jié)果與數(shù)值模擬計算結(jié)果對比

      通過實驗檢測得出的結(jié)果和數(shù)值模擬計算出的結(jié)果吻合程度比較理想,數(shù)值模擬缺陷位置的時間與實驗結(jié)果缺陷位置時間基本相同,驗證了有限元仿真數(shù)值模擬的準確性。

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