基于时频分析技术的激光超声Lamb波模式识别

利用傅里叶变换、短时傅里叶变换及希尔伯特一黄变换对激光激发的Lamb波进行模式识别,并对分析结果进行比较、分析。结果表明：傅里叶变换和短时傅里叶变换只能识别出能量较大的模式;而利用希尔伯特一黄变换可同时识别出能量较大和能量较小的模式。该研究为激光超声检测技术提供了研究基础。     

复合材料无损检测中Lamb波的优化

如何解决Lamb波检测机理的复杂性并将之运用于复合材料损伤检测是个重要课题.以玻璃纤维增强的复合材料层合板为研究对象,搭建试验平台,利用集成在复合材料层合板上的PZT压电陶瓷片作为驱动元件和传感元件,对接收的Lamb波信号进行分析与研究,从信号频率范围、信号中心频率、波振幅值、波形个数和信号激励形式等五个方面完成Lam...     

Lamb波传播特性研究

应用三维弹性理论对Lamb波频散曲线进行理论建模.在Lamb波主动监测系统中,应用Gabor小波变换理论分析Lamb波信号的时延及相位角,获得了板中Lamb波的相群速度频散曲线.比较理论曲线与实验数据,证明了三维弹性理论建模方法的有效性.     

基于Lamb波高阶模态厚度共振的薄片厚度表征

爆破片是气路控制系统阀门中的关键元件,其厚度是影响压力开关阈值的关键参数,对其厚度的精确表征具有重要意义。为此,研究了薄片的Lamb波高阶模态的厚度共振响应与薄片厚度之间的关系。对200 μm和50 μm两种不同厚度的不锈钢薄片的厚度共振模式进行了数值模拟,并通过厚度共振频率和厚度之间关系的理论公式计算其厚度。建立了一个使用超声纵波直探头激发、探测不锈钢薄片共振模式的实验系统,得到两种不锈钢薄片的厚度共振频率,通过理论公式计算厚度并与点探头测厚仪的测量结果对比。利用模拟及实验得到的共振峰频率所计算的厚度与实际的厚度测量结果均吻合较好。利用Lamb波在截止频率处可以产生多模态的厚度共振,这些模态均可用于薄片的高精度厚度表征。     

基于主动Lamb波和小波变换的二维结构损伤定位研究

基于主动监测技术，将结构健康和损伤状态下的Lamb波激励响应信号进行对比，两者的差信号实际上是激励信号通过损伤折射后被接收到的类似声发射源产生的一种信号。该信号与激励响应信号比较将有时间延迟，通过Gabor小波变换确定时间延迟，从而获取损伤位置信息。实验证实这种位置信息是可靠的。     

钛合金蠕变损伤的非线性Lamb波检测

金属材料在高温高压服役过程中会发生蠕变损伤,检测和评价金属材料的早期蠕变损伤具有重要工程意义。针对Ti60钛合金蠕变损伤采用非线性Lamb波进行检测,分别选择Lamb波S_1-S_2模式对和A_4-S_8模式对开展钛合金蠕变损伤试样的实验测量,并采用归一化非线性参数来表征钛合金的蠕变损伤状态。研究结果表,明两种模式对的归一化非线性参数随着材料蠕变损伤程度的加剧均表现出"上升-下降"的变化趋势,且A_4-S_8模式对归一化非线性参数变化率比S_1-S_2模式对更大,说明该模式对对Ti60钛合金蠕变损伤更为敏感。     

斜面型厚度变化板中导波的研究

针对单一模式导波入射的情况，利用混和边界元模型计算了斜面型散射区域的反射系数和透射系数与各种入射模式、入射频率以及斜面倾角变化的关系，研究了在单一模式导波入射时导波与散射体的相互作用。文章的结果可以用来提高大量实际的无损检测工程中的检测灵敏度与能量的穿透能力，尤其是在那些发生了斜面状厚度变化波导中的情形。     

基于HHT的多模式Lamb波走时提取

薄板超声Lamb波层析成象研究中,走时是重要的信号特征,但多模式和频散特点给单一模式走时提取带来困难,一般信息提取技术对Lamb波分析较难有理想结果。该文提出利用HHT方法分析信号,先利用经验模式分解成本征模态函数,然后进行Hilbert变换分析边际谱并提取单一模式。与FFT、小波变换分析对比,HHT方法较好的反映了Lamb波信号多模式的随时间、频率分布。与小波变换提取走时数据结果相对比,HHT方法所得走时数据用来反演的图象更接近缺陷真实尺寸。     

用二维傅里叶变换识别兰姆波模式的研究

本文用二维傅里叶变换信号处理进行了兰姆波模式分析。通过理论计算与实验结果的比较表明,二维傅里叶变换技术能有效地分析识别兰姆波模式。实验中,采用直探用与可变角探头作为超声波换能器做了接收宽带兰姆波信号的对比。     

超声Lamb波在缺陷处的二维散射特性研究

利用散射系数周向分布图研究了超声Lamb波在缺陷处的二维散射特性。建立了超声Lamb波与缺陷交互作用的有限元仿真模型,采用双元激励法产生单一S0模态入射信号,利用吸收边界消除边界回波的影响,采集缺陷所有方向上的散射信号并产生散射系数周向分布图。此模型的计算结果与实验结果一致,证明了模型的正确性。研究了S0模态与通孔和通透裂纹两种缺陷的交互作用,并测量了S0模态以零度角入射缺陷时的周向散射系数分布图,利用其图形特征可以进行缺陷种类识别。分析了散射场中多模态信号的能量分布,指出检测中若激励单一模态,而接收多模态信号,可以防止漏检,更有效地检测缺陷。     

The propagation of Lamb waves in a laminated composite plate with a variable stepped thickness

In this study Lamb waves propagating in a laminated composite plate with stepped thickness variance are characterized through experiments. Understanding the characteristics of Lamb waves is very important for developing a structural health monitoring system, as the number, size, and location of transducers should be determined at the structural design stage. Thin piezoelectric (PZT) transducers bonded to the surface were used for the generation and reception of Lamb waves. The influences of stepped thickness variance were investigated with measurement of group velocities and frequency analyses of the received signals. In addition, a mode analysis was conducted by a mutual transmitting–receiving method making use of the difference between the signals received from a pair of PZTs consisting of transmitter and receiver.     

基于三维弹性理论的碳纤维板中Lamb波建模

基于主动Lamb波的结构健康监测是目前复合材料结构损伤监测技术研究的热点之一,了解Lamb波的传播特性对进行可靠的损伤监测非常重要.本文结合经典三维弹性理论与Lamb波的运动位移方程,对碳纤维复合材料板中传播的Lamb波传播特性进行了建模研究,在此基础上推导了碳纤维板的相速度频散曲线,并讨论了Lamb波传播方向与坐标轴之间的夹角及碳纤维铺层方向对频散曲线的影响,建模结果证明了这种建模方法的正确性.     

应用非线性Lamb波识别三维铝板中的微裂纹方向的研究

针对结构中不同裂纹方向的检测问题,采用数值模拟的方法,通过有限元软件ABAQUS建立了一种包含人工粘弹性吸收边界的三维铝板模型,对Lamb波S0模态信号与微裂纹的非线性关系进行研究。在该模型中,将三维埋藏微裂纹嵌入到模型内部的固定位置,在相同激励条件下改变裂纹方向并对仿真获得的时域信号进行频谱分析,然后对不同裂纹方向的二次谐波与基波信号的幅值比指向性图的变化规律进行了比较和讨论。仿真结果表明,不同方向的裂纹对Lamb波在裂纹区的散射场分布有明显的影响,波的传播路径满足反射定律,且前向散射信号的幅值比普遍大于后向散射的幅值比。加上人工吸收边界后,前向散射与后向散射的幅值比差值随着裂纹方向角度的增大而增大。检测结果表明,该方法可以在误差允许范围内对任意裂纹方向的角度进行识别。     

板中正交静应力与Lamb波波速关系探讨

在静应力产生的位移是有限位移,波产生的位移是无限小位移的假设前提下,用非线性声弹性理论,导出了正交静应力作用下的各向同性超弹性体的等效弹性常数．进而探讨了正交静应力与Lamb波波速的关系．得出了一些有实用价值的结论。可为Lamb波的应力测量提供理论基础。     

基于时间反转加权分布的复合材料Lamb波损伤成像

超声Lamb波是检测板状结构损伤的常用方法,然而碳纤维增强聚合物基复合材料（Carbon Fiber ReinforcedPlastics,CFRP）本身的各向异性会对Lamb波的损伤成像和定位造成很大的影响。且大多数检测方法均采用健康结构的检测信号作为参考信号,用差信号的方法来实现损伤成像,该过程容易受到待测结构和实验环境变化等外界因素的影响。针对该问题,采用时间反转和加权分布成像相结合的方法,将其应用在复合材料板状结构的Lamb波损伤检测和成像中。仿真结果表明,该方法能够有效地实现板中单源脱层损伤和多源脱层损伤的二维成像与定位,且具有较高的精度和准确性。