發(fā)布時間：2018-02-25 15:59

  本文關(guān)鍵詞： 層狀結(jié)構(gòu) 導波 頻散特性 板 圓柱管 無損檢測　出處：《鄭州大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：隨著科技的進步,復(fù)合材料的類別及構(gòu)成方式也變得越來越多樣化。層狀結(jié)構(gòu)材料能夠由每層具有不同性質(zhì)的材料疊加而成,獲得特殊性能,滿足不同工況下對材料的需求。同時其能由使用者自行設(shè)計,導致其適用范圍愈加廣泛。由于其廣泛的使用性,對其在役期間材料結(jié)構(gòu)的檢測和診斷顯得尤為重要,并且已成為現(xiàn)在學者們研究的重點。超聲導波檢測作為無損檢測方法中的一個分支,具有衰減小、傳播距離遠等優(yōu)點,已經(jīng)成為國際無損檢測領(lǐng)域一個新興和前沿的研究領(lǐng)域。我國對該方面的研究由于起步較晚導致落后于世界先進發(fā)達國家,不僅表現(xiàn)在理論研究方面而且還表現(xiàn)在儀器制備方面。而本文在前人研究的基礎(chǔ)上,利用不同的方法對層狀板和層狀管中的傳播特性進行了研究,主要的研究內(nèi)容如下:1)對導波在層狀板結(jié)構(gòu)中的頻散方程用帶狀單元法進行了求解,并通過數(shù)值算例分析了鋪層角的變化對板中傳播頻散特性的影響。接著又針對層狀板中含有單層纖維斷裂及多層纖維斷裂的頻散特性進行了研究,分析了不同斷層情況下對其傳播特性的影響。2)在力學三大方程的基礎(chǔ)上,通過引入勢函數(shù),利用貝塞爾級數(shù)求得了單層各向同性圓柱管中的頻散方程�；诖朔匠�,采用傳遞矩陣法求得了多層層狀各向同性管中的方程。最后利用數(shù)值算例驗證了該方法的正確性,并對單層管和單層板,單層管和多層管中的頻散特性進行了對比分析。3)通過狀態(tài)空間法研究了導波在各向異性層狀管中的傳播特性,并求得其頻散方程。數(shù)值算例部分,通過對不同材料頻散特性的研究,將結(jié)果與參考文獻結(jié)果對比,驗證該方法的正確性。最后又研究了不同倍數(shù)下纖維增強對復(fù)合材料頻散特性的影響,同時又將貝塞爾級數(shù)法與狀態(tài)空間法進行了對比。4)在第三章的基礎(chǔ)上,利用陣型疊加法對圓管中的響應(yīng)問題進行了理論推導。本文采用不同的方法對層狀管和層狀板中的傳播特性進行了研究,并通過數(shù)值算例分析了不同情形下的頻散特性。通過這些理論研究,期望能給無損探傷技術(shù)提供理論參考。
[Abstract]:With the development of science and technology, the types and composition of composite materials have become more and more diversified. Laminated structural materials can be superimposed from different properties of each layer to obtain special properties. At the same time, it can be designed by the users themselves, which leads to a wider range of applications. Because of its wide use, it is particularly important to detect and diagnose the material structure during the period of service. As a branch of nondestructive testing methods, ultrasonic guided wave detection has the advantages of low attenuation and long propagation distance. It has become a new and advanced research field in the field of international nondestructive testing (NDT). Due to its late start, China lags behind the advanced developed countries in the world. In this paper, the propagation characteristics of laminated plates and tubes are studied by using different methods based on the previous studies, not only in theoretical research but also in the preparation of instruments. The main research contents are as follows: (1) the dispersion equations of guided waves in laminated plate structures are solved by the banded element method. Numerical examples are given to analyze the influence of the angle of the layer on the dispersion characteristics of the plate. Then, the dispersion characteristics of the laminated plate containing single layer fiber fracture and multilayer fiber fracture are studied. In this paper, the influence of different faults on its propagation characteristics is analyzed. On the basis of three equations of mechanics, by introducing potential function, the dispersion equation in a single-layer isotropic cylindrical tube is obtained by using Bessel series. The transfer matrix method is used to obtain the equations in multilayer isotropic tubes. Finally, numerical examples are used to verify the correctness of the method, and for single-layer tubes and monolayer plates, The dispersion characteristics of single-layer tube and multilayer tube are compared and analyzed. 3) the propagation characteristics of guided wave in anisotropic layered tube are studied by state space method, and the dispersion equation is obtained. A numerical example is given. Through the study of dispersion characteristics of different materials, the results are compared with the results of reference to verify the correctness of the method. Finally, the influence of fiber reinforcement on the dispersion characteristics of composites is studied. At the same time, the Bessel series method and the state space method are compared. 4) on the basis of the third chapter, The response problem in a circular tube is derived theoretically by using the method of matrix superposition. In this paper, the propagation characteristics of laminated tubes and laminated plates are studied by different methods. Numerical examples are used to analyze the dispersion characteristics in different cases. Through these theoretical studies, it is expected to provide a theoretical reference for nondestructive flaw detection technology.
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB33

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本文編號：1534206