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超声Lamb波信号传播特性研究

徐凯  
【摘要】:任何材料的出现,在它们能够安全、放心的应用于关键的构件之前,必须经过严格的质量控制和检测。超声Lamb波与常规的超声检测相比有很大的优势,使它在无损检测中占有重要的位置。但是由于Lamb波的多模式和频散特性,使得在实际的检测中还存在许多问题:如信号模式的识别,采集的信号的解释等,大大限制了其在工业上的应用。 Lamb波频散曲线是进行无损检测的重要参考依据,Lamb波频散方程的求解和频散曲线的快速绘制是Lamb波检测技术能够得到广泛应用首先要解决的问题。本文结合弹性动力学理论推出的波动方程控制方程和自由板表面的受力情况分析,导出Lamb波的频散方程。提出了一种简单、快捷的Lamb波方程的求解和Lamb波曲线的绘制方法,借助了MATLAB软件采用牛顿-拉夫逊方法(Newton-Raphson method)方法绘制了特定板材的Lamb波曲线。 Lamb波模式的识别和接收信号的提取和精确的解释是进行Lamb波检测的关键,本文首先根据Lamb波频散特性介绍了一种解析Lamb波传播特性的方法,通过MATALB软件进行模拟仿真,得到了理想检测状态下,单一模式的Lamb波在特定板材中传播一定距离后的时域曲线、幅频曲线和相频曲线。其次,使用无缺陷的钢板,在理想状态下激发单一模式的Lamb波,通过信号采集系统对信号进行采集,保存数据后,将采集信号进行处理,进一步了解了Lamb的频散特性。 文章最后,基于MATLAB平台的GUIDE环境制作了Lamb波时频分析软件,时频分析软件的制作实现了人机交互,大大促进了Lamb波在无损检测中的应用


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