低频多模式超声兰姆波超薄弹性层定征方法

提出了用低频多模式超声兰姆波定征方法来估计超薄弹性层的纵波声速、横波声速、厚度和密度等参数。这里“超薄”是指材料厚度ｈ远小于材料中的声波波长λ,由此导致地时域上材料前后界面的各次回波信号相互混选。中采用水浸耦合方式,结合空间波场设计和泄漏兰姆波频域分析方法获取了材料零阶对称与反对称模式兰姆波色散曲线,并以色散特性为基础的零阶对称模式兰姆波定征方法、简化方法、零阶反对称模式兰姆波定征方法和最小二乘     

超薄覆层低频超声类瑞利波定征方法

本文提出低频超声类瑞利波定征方法来估计覆层/基层层状复合结构超薄覆层的纵波声速、横波声速、厚度和密度等参数。这里“超薄”的概念是指覆层厚度h远小于覆层中的声波波长λ,导致在时域上覆层前后界面的各次回波信号相互混迭。文章采用水楔耦合方式,利用超声漏类瑞利波频域分析方法获取层状复合结构超声类瑞利波色散曲线,提出以色散特性为基础的低频超声类瑞利波覆层定征方法和在最小二乘意义下以色散曲线为基础的反向算法对覆层进行了参数估计。文中分析了影响估计准确性的各种因素,研究了低频超声类瑞利波定征方法对覆层各参数的灵敏度及其在误差传递中的意义。实验结果证实,对于银箔/玻璃层状复合结构,该方法能够准确估计厚度小到26μm银箔覆层的声学参数。     

超薄覆层低频超声类瑞利波定征方法

本文提出低频超声类瑞利波定征方法来估计覆层／基层层状复合结构超薄覆层的纵波声速,横波声速,厚度和密度等参数。这里“超薄”的概念是指覆层厚度ｈ远小于覆层中的声波波长λ,导致在时域上覆层前后界面的各次回波信号相互混迭。文章采用水楔耦合方式,利用超声漏类瑞利波频域分析方法获取层状复合结构超声类瑞利波色散曲线,提出以色散特性为基础的低频超声类瑞利波覆层定征方法和在最小二乘意义下以色散曲线为基础的反向算法对     

固体板材参数变化对超声兰姆波模式的影响

1引言超声兰姆波用于板材的无损检测已有几十年的历史,但由于兰姆波自身的复杂性,还有一些问题需进一步开展研究,如:最佳探伤参数的选取、对缺陷的定性和定量分析,等等[1-2]。通常认为,低阶兰姆波模式较高阶兰姆波有较强的稳定性,适合于对板材     

超薄弹性层超声反射波频域测厚法

为了克服超声体积波测量方法只适用于测试厚度大于声波波长的弹性层的缺点,提出了频域相对传递函数法测量超薄弹性层的厚度的新方法.在推导超薄弹性层相对反射传递函数的基础上,用相对反射传递函数幅度谱、相位谱和复谱定征超薄弹性的厚度,分析了影响估计准确性的各种因素,研究了相对反射传递函数对厚度的灵敏度函数在误差传递中的意义.实验结果表明:相对传递函数法能够测量厚度为波长百分之一的铝薄层的厚度,相对误差小于2.5%,其中用幅度谱定征得到的结果最准确.这表明相对传递函数法可以有效地测量超薄弹性层的厚度,在实际应用中更加实用,其定征的准确性主要由相对传递函数对厚度灵敏度函数和测量误差共同决定.     

电磁超声兰姆波换能器多目标优化设计

针对电磁超声兰姆波换能器激发的兰姆波存在多模式、频散现象和信号较弱的问题,结合铝合金板材检测背景,提出一种基于＂双交点法＂、＂零斜率准则＂和正交试验设计相结合的电磁超声兰姆波换能器多目标优化设计方法。其中,＂双交点法＂可有效削弱兰姆波多模式现象的影响,＂零斜率准则＂能够有效降低兰姆波的频散现象,而正交试验设计方法可有效提高电磁超声兰姆波信号的幅值。依据所提优化设计方法,对一个在铝板检测中常用的电磁超声兰姆波换能器的9个主要参数进行了多目标优化设计。实验表明,优化后,兰姆波信号中的多模式、频散现象得到显著抑制,而且信号幅值得到明显提升,有效改善了电磁超声兰姆波换能器的工程实用性。     

炭纤维织物复合材料微结构超声成像方法

超声波在炭纤维织物复合材料中树脂囊界面声压反射系数可达 21 %,在层间界面的反射则与树脂层的厚度和声波频率有关,在缺陷界面则会产生绝对反射。研究了入射声波在织物复合材料内部树脂囊、编织纤维束和层间界面产生的声波反射信息,揭示织物复合材料内部铺层和层间界面微结构的三维分布特征。结果表明,采用高分辨率超声成像方法,可以较好地再现织物复合材料中的树脂囊和纤维束形状、取向、铺层方向及层间界面等三维分布特征,为织物复合材料提供一种有效的微结构表征和缺陷检测方法。      

单向纤维增强聚合物复合材料压缩渐进破坏单向纤维增强聚合物复合材料压缩渐进破坏

复合材料结构在承压时破坏如何演化,是其强度破坏分析的基础和核心任务。本文提出了基于连续介质损伤力学（CDM）的单向纤维增强聚合物复合材料压缩破坏渐进损伤分析（PDA）模型。建模中考虑了材料非线性行为、失效判断及损伤演化中材料性能退化等基本问题,分别对应于拉压不对称弹塑性本构关系、Puck准则、LaRC05准则及考虑破坏面方向的刚度退化方法。该模型通过用户材料子程序接口VUMAT引入到有限元软件ABAQUS中实现了有限元求解。对文献中提供的纵向、横向及偏轴压缩案例进行了数值计算并与试验数据对比。数值分析结果与试验数据吻合较好,证明了该方法的合理性和有效性,对开展多向层合板压缩破坏分析富有参考价值。      

固-液-固3层结构板中超声兰姆波的频散特性

文章采用传统矩阵方法研究固－液－固3层结构板中兰姆波的传播,数值计算结果证明了用该方法分析层状材料中的兰姆波的有效性与实用性,文章计算出的多种频散曲线对超声兰姆波的应用是有益的。     

单向纤维增强复合材料强度的统计分析

在本文中,我们提出了一个用于研究单向纤维增强复合材料中纤维载荷集中的剪滞分析模型。用此模型推导出了包含r根断纤维的裂纹的尖端纤维的载荷集中因子的解析表达式,并由此计算了裂纹尖端纤维的最大载荷集中因子,其计算结果与Hedgepeth[2]的结果非常一致。其次,我们提出了平均载荷集中因子的概念,并通过载荷集中因子的大小定义了裂纹尖端纤维的影响长度。它的物理意义明确,而且,在裂纹的扩展过程中是逐渐增大的,这与实际情况相符。在前面分析的基础上,应用裂纹临界核模型[2,3],我们对单向纤维增强复合材料的强度问题进行了统计分析,其计算结果与实验值是一致的,其中使用平均载荷集中因子计算所得到的强度值与实验值更接近。数值结果说明了裂纹临界核模型的正确性以及用平均载荷集中因子和影响长度进行裂纹扩展分析的可行性。     

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...     

基于超声导波检测的角钢型材缺陷特性分析

输电线路铁塔长期暴露在大气环境之中受到腐蚀,会造成角钢型材不同位置出现壁厚减小的情况,严重时可能导致铁塔断裂倒塌.为此,对角钢型材内壁锈蚀情况的检测技术进行探究.首先,对超声兰姆波的传播机理进行分析,确定角钢型材超声兰姆波的检测模态;然后,基于有限元理论对角钢型材进行三维数值建模,通过数值模拟探究了导波在钢材中的传播特...     

兰姆波频散曲线的绘制与试验验证

基于频散曲线实质上是频散方程实数解分布图的特点,提出了频散曲线的简易绘制方法,并采用2．5MHz可变角探头在厚度为1．29mm的铝板上进行了试验验证,通过比较群速度、相速度和激发角的理论计算和试验结果,以及进行误差分析可知,此法具有良好的实用性。     

兰姆波频散方程的理论求解及实验研究

为了得到板内各声波模态的理论传播速度,利用牛顿切线法求解Lamb频散方程。求解相速度时,保持了频率和板厚在计算中的独立性;求解群速度时利用隐函数求偏导的方法。克服了编程求解中频率厚度不能分离的困难。随后在钢板上进行了实验验证。声速采用声发射定位技术进行测量,并把实验数据进行拟合。研究发现薄板上的实验数据和理论值吻合,厚板上的扩展波理论群速度比实验群速度高400 m/s。     

层状板中Lamb波的频散特性研究

利用矩阵递推方法，建立了层状板中Ｌａｍｂ波的特征方程以及相应的位移和应力分布计算公式，由此分析了双层板、软夹层板和硬夹层板中Ｌａｍｂ波的频散特性，特别指出软夹层的存在对Ｌａｍｂ波的频散特性有显著影响。该结论对工程测试分析有一定指导意义。     

超声导波在管材中的传播特性

文中简要地介绍了近年来超声导波在管中的研究现状,并对导波在管中的传播特性以及管材内径与壁厚之比变化时,对导波频散特性的影响进行了分析。结果表明：管材的内径与壁厚比变化时将对管中导波的模式行为产生很大的影响。当内径与壁厚之比很大时,圆管中波的模式行为与同厚度板中波的模式行为基本相同,可看作板材中的导波进行近似的分析。     

薄板钢结构超声检测Lamb波激励与模态分析

运用超声Lamb波对薄板钢结构进行检测,采用斜入射方式实施Lamb波的激励,并对检测信号进行模态分析。经实验发现选择合适的频率/入射角组合可实现对Lamb波模态的选择和控制,实现对检测对象的检测策略,并具有一定的工程应用价值。     

基于相移光纤光栅传感器的碳纤维增强树脂复合材料基体裂纹超声探伤

复合材料内部的微小裂纹常会引起后续严重的破坏,因此需要对其进行检测。然而超声探伤复合材料基体裂纹非常困难。本文搭建了一个具有高灵敏度、大带宽的相移光纤光栅超声传感系统,利用此系统探测了在正交铺层碳纤维增强树脂复合材料板中传播的Lamb波。对Lamb波进行数据处理发现,随着三点弯曲实验产生的基体裂纹个数增加,Lamb波的幅值和频谱峰值线性减少。通过和传统压电传感器比较表明,相移光纤光栅传感器测得的Lamb波信号随复合材料基体裂纹数的增加其幅值具有更高的下降速率,表明相移光纤光栅传感器更适合于复合材料基体裂纹的超声探伤。研究表明,新开发的传感系统能够探测到中心频率为300 kHz的微弱超声信号,并能够对碳纤维增强树脂复合材料板中微小基体裂纹个数进行精确评估。