針對(duì)空氣耦合Lamb波,采用了一種與信號(hào)速度無(wú)關(guān)的概率損傷成像方法,對(duì)玻璃纖維復(fù)合材料板（Glass Fiber Reinforced Polymer,簡(jiǎn)稱"GFRP"）中存在的不同缺陷進(jìn)行了成像研究。首先使用空氣耦合探頭在GFRP板的同側(cè)激勵(lì)和接收單一模態(tài)Lamb波,并將探頭沿著兩個(gè)正交的方向進(jìn)行掃查。然后使用矩形窗截取每個(gè)掃查路徑上接收信號(hào)的直達(dá)Lamb波,并對(duì)其進(jìn)行快速傅里葉變換（FFT）。得到其頻域能量后,定義其與參考信號(hào)頻域能量的相對(duì)差異為能量損傷因子。最后將各掃查路徑的能量損傷因子結(jié)合概率損傷算法,對(duì)不同類型的缺陷進(jìn)行成像,并與空氣耦合C掃查成像結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,基于空氣耦合Lamb波的概率損傷成像方法能夠有效地對(duì)GFRP板中存在的不同損傷進(jìn)行定位和定量。 

【文章來(lái)源】：復(fù)合材料科學(xué)與工程. 2020,(04)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

空氣耦合超聲Lamb波掃查示意圖

式中:C為控制橢圓影響區(qū)域的參數(shù);a為橢圓長(zhǎng)半軸;b為橢圓短半軸;c為橢圓焦距。如圖2所示,在橢圓中假定兩個(gè)空氣耦合探頭為橢圓的焦點(diǎn),則探頭之間的距離為焦距2c,像素點(diǎn)(x,y)到兩個(gè)探頭之間的距離和為定值2a。由于空耦超聲探頭的尺寸為14 mm,b取14。探頭之間的距離為170 mm,c取85,根據(jù)上式可知,C取1.01。當(dāng)Ri(x,y)≤C時(shí),表示像素點(diǎn)在橢圓上或橢圓內(nèi)。像素點(diǎn)與探頭之間的直達(dá)路徑相對(duì)距離越小,其概率損傷值越大。當(dāng)Ri(x,y)>C時(shí),表示像素點(diǎn)在橢圓外。此時(shí)由于像素點(diǎn)與兩探頭之間的相對(duì)距離較大,不在空氣耦合超聲探頭的影響區(qū)域內(nèi),所以概率損傷值為0。當(dāng)R=1時(shí),表示像素點(diǎn)正好處在兩個(gè)探頭之間的直達(dá)路徑上,根據(jù)式(2)可知,此時(shí)像素點(diǎn)的概率損傷值最大。當(dāng)Ri(x,y)≤A時(shí),由于空氣耦合探頭并非全向性,而是具有指向性,所以根據(jù)常理可知A區(qū)域內(nèi)像素點(diǎn)的概率損傷值應(yīng)為0。

實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)采用的是日本探頭株式會(huì)社生產(chǎn)的NAUT-21空氣耦合超聲檢測(cè)系統(tǒng)。其中包括信號(hào)發(fā)射接收器、空氣耦合超聲探頭、掃查架、前置信號(hào)放大器、計(jì)算機(jī)和玻璃纖維復(fù)合材料板。檢測(cè)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖3所示。分別在兩塊玻璃纖維復(fù)合材料中制作了分層和夾雜兩種類型的缺陷,每塊玻璃纖維復(fù)合材料板共20層,鋪層方式為[0/45/90/-45]5。每塊復(fù)合材料板的尺寸為280 mm×280 mm×4.1 mm。按照復(fù)合材料試塊制作要求分別對(duì)分層和夾雜缺陷進(jìn)行制作。其中分層缺陷通過(guò)在玻璃纖維復(fù)合材料的板厚中間位置埋設(shè)一塊直徑為30 mm的圓形聚四氟乙烯薄膜來(lái)模擬。夾雜缺陷通過(guò)在玻璃纖維復(fù)合材料的板厚中間位置埋設(shè)一塊邊長(zhǎng)為30 mm,厚度為0.15 mm的正方形薄鋁片來(lái)模擬。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]非接觸空氣耦合超聲檢測(cè)原理及應(yīng)用研究[J]. 常俊杰,盧超,小倉(cāng)幸夫.  無(wú)損探傷. 2013(04)
[2]Delamination damage detection of laminated composite beams using air-coupled ultrasonic transducers[J]. LIU ZengHua,YU HongTao,HE CunFu,WU Bin.  Science China（Physics,Mechanics & Astronomy）. 2013(07)



本文編號(hào)：2959621