本文選題：超聲導(dǎo)波 + 變厚度板��； 參考：《北京理工大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：變厚度板以其強度高質(zhì)量輕環(huán)境適應(yīng)能力強，能在滿足結(jié)構(gòu)安全和力學(xué)性能要求的前提下，降低結(jié)構(gòu)質(zhì)量和成本，被廣泛應(yīng)用于航空航天船舶汽車等工業(yè)生產(chǎn)和生活領(lǐng)域但由于受到制造和使用中的外部載荷和外部復(fù)雜環(huán)境作用產(chǎn)生的腐蝕性凹坑和裂紋等缺陷的破壞，使變厚度板的結(jié)構(gòu)完整性遭到嚴重破壞，甚至產(chǎn)生機體斷裂等安全事故，對產(chǎn)品的使用安全造成嚴重威脅由于超聲導(dǎo)波對板ξ尤其是薄板中缺陷比較敏感，被認為是變厚度板缺陷檢測最有發(fā)展?jié)摿Φ臋z測技術(shù)手段然而，由于對厚度變化造成的導(dǎo)波傳播規(guī)律異常復(fù)雜現(xiàn)象尚未展開深入的研究，因此，導(dǎo)致目前在超聲導(dǎo)波與缺陷的相互作用機理分析方面存在較大困難 本文以變厚度板中的裂紋缺陷為超聲導(dǎo)波量化檢測對象，以超聲導(dǎo)波為主要技術(shù)手段，通過對變厚度板中的導(dǎo)波傳播規(guī)律進行深入研究，提出了相關(guān)的量化檢測方法主要思路為總體上針對變厚度板特點，采用不同類型導(dǎo)波分別對斜面板頻厚積小于2.3MHz-mm薄端部分和頻厚積大于2.3MHz-mm厚端部分進行檢測，完成斜面板缺陷的檢測和量化具體實施過程中采用位移勢函數(shù)法結(jié)合邊界條件，求解以彈性理論為基礎(chǔ)建立的變厚度板平面應(yīng)變波動方程，得到了具有多模式和頻散特性的導(dǎo)波頻散方程和頻散曲線，在此前提下，以有限元仿真技術(shù)為研究手段，分析了不同激勵條件下的變厚度板中導(dǎo)波傳播特性以及缺陷對導(dǎo)波的影響基于表面波傳播理論，以有限元仿真技術(shù)為手段，分析了表面波在變厚度板厚度大于3倍表面波波長區(qū)域的傳播特性以及缺陷對表面波的影響綜合應(yīng)用時頻域分析方法的對導(dǎo)波模式成分和模式轉(zhuǎn)換情況進行研究，在獲取能表征缺陷大小特征參數(shù)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)對缺陷檢測的目標基于換能器陣列技術(shù)搭建多通道換能器陣列檢測系統(tǒng)實現(xiàn)對缺陷形位的綜合檢測，并通過實驗驗證了該系統(tǒng)的檢測效果具體研究內(nèi)容概括如下 （1）第2章，以平板Lamb理論模型及傳播特性為指導(dǎo)，基于波動動力學(xué)有限元基本原理，通過對二維波動方程的有限元建模過程和結(jié)果的分析，提出了平面薄板的有限元模型參數(shù)和邊界設(shè)置方法，為后續(xù)研究奠定技術(shù)和理論基礎(chǔ)在獲取和分析導(dǎo)波頻散特性和模態(tài)的基礎(chǔ)上，通過對相關(guān)有限元參數(shù)的選擇建模和求解，分析了不同激勵方式下的導(dǎo)波模態(tài)以及缺陷對導(dǎo)波的影響，通過實驗方法驗證了所建模型的正確性 （2）第3章，基于平面應(yīng)變理論建立了變厚度板導(dǎo)波傳播的數(shù)學(xué)模型，采用位移勢函數(shù)法結(jié)合邊界條件求解波動方程獲取了變厚度板的頻散方程和頻散曲線通過對不同部位不同激勵方式下的導(dǎo)波模式以及聲速衰減分析，獲取了變厚度板中導(dǎo)波的傳播規(guī)律角度和激勵頻率及缺陷對導(dǎo)波的影響，最后通過實驗方式驗證了所建立模型的正確性 （3）第4章，通過分析表面波基本理論和傳播規(guī)律，分析了斜面板表面波的傳播規(guī)律和角度對表面波的影響，在分析表面波與缺陷相互作用的基礎(chǔ)上，建立了缺陷對聲表面波的作用模型 （4）第5章，基于時頻域分析方法，對超聲導(dǎo)波的模式和模式轉(zhuǎn)換規(guī)律情況進行分析，提出了基于激勵S0模式接收A0模式導(dǎo)波的缺陷識別及特征參數(shù)提取方法針對表面波信號則提出了基于橫波反射信號的缺陷識別及特征參數(shù)提取方法，通過人工缺陷的檢測實驗結(jié)果表明所提出的方法與理論吻合度較好 （5）第6章，基于缺陷形位檢測的需求，結(jié)合單換能器聲場特性和橢圓定位原理，，搭建了多通道陣列超聲檢測系統(tǒng)，并開展了平板和變厚度板缺陷的檢測實驗工作，結(jié)果表明該系統(tǒng)能夠有效識別缺陷的位置和幾何形態(tài)
[Abstract]:The variable - thickness plate has strong adaptability to the high - quality light environment with high strength , can reduce the structural quality and cost under the premise of meeting the requirements of structural safety and mechanical property , and is widely applied to the fields of industrial production and life such as aerospace ship automobiles and the like .

Based on the theory of finite element simulation , this paper analyzes the propagation characteristics of the surface wave in the variable thickness plate and the influence of the defect on the surface wave . The method is based on the theory of finite element simulation . The method is used to construct the multi - channel transducer array detection system based on the elastic theory . The method is used to construct the multi - channel transducer array detection system based on the transducer array technology .

( 1 ) In chapter 2 , the finite element model parameters and boundary setting method of planar thin plate are presented based on the theory of plate Lamb theory and propagation characteristics . Based on the analysis of the finite element modeling process and the results of the two - dimensional wave equation , the influence of the guided modes and the defects on the guided wave in different excitation modes is analyzed by selecting and solving the relevant finite element parameters . The correctness of the model is verified by the experimental method .

( 2 ) In chapter 3 , based on plane strain theory , a mathematical model of variable thickness plate guided wave propagation is established . The dispersion equation and dispersion curve of variable thickness plate are obtained by using displacement potential function method in combination with boundary conditions . The influence of propagation law angle and excitation frequency and defect on guided wave in variable thickness plate are obtained . Finally , the correctness of the model is verified experimentally .

( 3 ) In chapter 4 , by analyzing the basic theory and propagation law of surface waves , the influence of the propagation law and angle of the surface wave on the surface wave is analyzed . On the basis of analyzing the interaction between the surface wave and the defect , the effect model of the defect on the surface acoustic wave is established .

( 4 ) In chapter 5 , based on the time domain analysis method , the mode and mode conversion law of ultrasonic guided wave is analyzed , and the defect recognition and characteristic parameter extraction method based on excitation S0 mode receiving A0 mode guided wave is put forward , and the defect recognition and characteristic parameter extraction method based on the transverse wave reflection signal is proposed for the surface wave signal .

( 5 ) In chapter 6 , based on the requirement of defect - shaped position detection , a multi - channel array ultrasonic detection system is built based on the sound field characteristic and the ellipse positioning principle of single transducer , and the detection experiment of the defect of flat plate and variable thickness plate is carried out , and the result shows that the system can effectively identify the position and the geometry of the defect .

【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TB553

【參考文獻】

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本文編號：1882120