發(fā)布時間：2017-07-01 12:24

  本文關(guān)鍵詞：基于電磁超聲Lamb波換能器陣列的板材檢測方法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電磁超聲Lamb波技術(shù)以其無需耦合劑、環(huán)境適應(yīng)性強和成本低等優(yōu)點,在板材無損檢測領(lǐng)域前景廣闊。但是Lamb波的多模式和頻散現(xiàn)象容易造成誤檢,且電磁超聲Lamb波換能器很難滿足軍用級薄板檢測的標準,需要優(yōu)化設(shè)計以提升其檢測精度。此外,單一換能器檢測效率較低,采用換能器陣列雖然能顯著提高檢測速度,但目前并未有合理的換能器陣列排布方法。針對上述問題,本文開展了基于電磁超聲Lamb波換能器陣列的板材檢測方法研究。針對Lamb波在波導(dǎo)中的多模式和頻散特性會影響缺陷檢測的問題,提出基于二維有限元建模仿真的高模式消除方法和頻散抑制方法。該方法充分考慮了Lamb波的激發(fā)曲線及換能器的換能機理,通過建模仿真分析聲波的傳播特性,分別給出了合理設(shè)計接收線圈從而消除高模式雜波的方法,頻散現(xiàn)象較弱的換能器工作點范圍,以及波結(jié)構(gòu)特性的利用方法。針對目前關(guān)于Lamb波EMAT陣列聲場分布研究不足,提出三維有限元頻域建模方法。該方法將電磁場和物理場耦合,采用靜磁場、渦流和結(jié)構(gòu)場分步仿真的方式,有效地得到了試件內(nèi)Lamb波三維聲場及指向性。通過分析曲折線圈聲場分布特性,提出聲場可聚焦的線圈結(jié)構(gòu),并得出聲場匯聚效果最優(yōu)的線圈參數(shù)。根據(jù)仿真所得聲場,計算得到了EMAT有效檢測區(qū)域,并給出了換能器陣列的無盲區(qū)排布方法。針對目前對鋁合金薄板高精度檢測的需求,采用有限元仿真方法研究了電磁超聲Lamb波對不同缺陷的檢測特性。提出了基于二維模型的槽缺陷檢測仿真研究方法,以及基于三維模型的孔缺陷檢測研究方法。該方法通過時域仿真,可以得到Lamb波的入射波和缺陷反射回波波形�；谒Ｐ�,分析了Lamb波的缺陷檢測能力,研究了斜槽缺陷對檢測效果的影響,并得到了提升孔缺陷檢測能力的線圈參數(shù)設(shè)計方法。搭建了電磁超聲實驗平臺,驗證了仿真結(jié)果的正確性;研制基于電磁超聲Lamb波換能器陣列的缺陷檢測系統(tǒng)。實驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)能夠有效地檢測出Φ1mm的通孔和4mm寬、0.4mm深的槽缺陷,達到GJB 3384的檢測要求。本文研究的基于電磁超聲Lamb波換能器陣列的板材檢測方法,能夠為鋁合金板材的快速無盲區(qū)檢測奠定良好的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：電磁超聲Lamb波 換能器陣列 傳播特性 聲場分布 缺陷檢測
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB552
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 課題研究目的和意義9-10
• 1.2 電磁超聲Lamb波板材檢測國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 Lamb波及EMAT換能器建模研究現(xiàn)狀10-13
• 1.2.2 Lamb波檢測技術(shù)及電磁超聲檢測設(shè)備研究現(xiàn)狀13-16
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 電磁超聲Lamb波傳播特性及建模分析18-37
• 2.1 引言18
• 2.2 電磁超聲Lamb波換能器工作機理18-21
• 2.2.1 Lamb波的激發(fā)方程和頻散曲線18-20
• 2.2.2 電磁超聲Lamb波換能器結(jié)構(gòu)及激發(fā)機理20-21
• 2.3 Lamb波的多模式特性及高模式雜波消除方法21-30
• 2.3.1 Lamb波的多模式特性的仿真分析21-26
• 2.3.2 接收換能器線圈對接收波形的選擇作用26-30
• 2.4 電磁超聲Lamb波的頻散特性及抑制方法30-34
• 2.5 電磁超聲Lamb波的波結(jié)構(gòu)特性34-36
• 2.6 本章小結(jié)36-37
• 第3章 電磁超聲Lamb波換能器三維建模與陣列設(shè)計37-49
• 3.1 引言37
• 3.2 三維頻域有限元仿真模型建立37-42
• 3.2.1 仿真模型工作點選取37-38
• 3.2.2 有限元仿真模型的建立38-42
• 3.3 聚焦線圈的Lamb波EMAT聲場仿真分析42-46
• 3.4 Lamb波換能器陣列排布方法46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 電磁超聲Lamb波缺陷檢測特性分析49-62
• 4.1 引言49
• 4.2 Lamb波激發(fā)能力仿真研究49-52
• 4.3 有傾角的斜缺陷檢測仿真研究52-56
• 4.4 通孔缺陷檢測的三維仿真研究56-58
• 4.4.1 三維時域有限元模型的建立56-57
• 4.4.2 接收感應(yīng)電動勢計算57-58
• 4.5 不同線圈參數(shù)的孔缺陷檢測仿真分析58-61
• 4.5.1 直線形線圈孔缺陷檢測仿真分析58-59
• 4.5.2 聚焦線圈孔缺陷檢測仿真分析59-61
• 4.6 本章小結(jié)61-62
• 第5章 實驗系統(tǒng)設(shè)計及實驗驗證62-73
• 5.1 引言62
• 5.2 仿真結(jié)果實驗驗證及分析62-68
• 5.2.1 實驗平臺及質(zhì)點面內(nèi)位移接收EMAT設(shè)計62-63
• 5.2.2 二維時域模型的驗證63-64
• 5.2.3 Lamb波多模式及模式消除實驗驗證64
• 5.2.4 Lamb波頻散特性及抑制實驗驗證64-66
• 5.2.5 Lamb波聲場分布測量實驗66-68
• 5.3 Lamb波EMAT陣列檢測系統(tǒng)設(shè)計及缺陷檢測實驗68-72
• 5.3.1 板材缺陷檢測系統(tǒng)設(shè)計68-70
• 5.3.2 缺陷檢測實驗70-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 結(jié)論73-74
• 參考文獻74-79
• 附錄79-81
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其他成果81-83
• 致謝83

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 張永生;黃松嶺;趙偉;王s，

本文編號：505952