实验名称：Lamb波在板中缺陷检测的有限元模拟和实验研究

　　实验目的：超声Lamb波检测技术是薄板结构检测一种较为先进的无损检测技术，其在石化、航空、电力、核能等领域具有显著的优点和作用，且创造了很大的社会效益及经济效益。但是由于Lamb波的频散特性，限制了其应用到实际工业生产中，为了确定参数和模态分析，本文对Lamb波在板中的传播特性，频散曲线及其缺陷检测进行研究。

　　测试设备：前置放大器、函数发生器、示波器、接收传感器、计算机等

　　实验过程：

图：实验系统原理图

　　根据Lamb波在板中传播的特性及其实验室的设备我们搭建了一套原理性实验系统，根据原理图所示的器材连接，由电脑制作5周期汉宁窗激励信号传送到任意函数发生器产生激励信号，将激励信号传播到铝板上的信号发生探头，激励探头产生Lamb波在板中传播后通过接收探头接收回波信号，将回波信号经过功率放大器放大后在数字示波器上进行显示。

　　1、检测Lamb在无缺陷板中和有缺陷板中回波信号的对比。并且分析Lamb波在板中传播发生频散现象之后各个不同模态的回波，以确定缺陷位置。

　　2、超声Lamb波在板中损伤检测主要参数设定：

　　激励信号：5周期中心频率为500KHz的汉宁窗调制信号

　　入射角：采用纵波直探头垂直铝板平面激励信号

　　记录时间长度：1兆点

　　3、缺陷大小：直径为10mm的圆形通孔

　　4、对实验结果保存分析。

　　实验结果：

　　通过上述实验器材布置及其实验参数进行实验，对无缺陷和有缺陷的铝板进行实验，得出的实验结果图如下图2和下图3所示：

　　图2：无缺陷铝板实验结果图

　　图3：有缺陷铝板实验结果图

　　如上图2和上图3所示，由于在实验中采用纵波直探头进行加载，接收信号中A0模态的信号分辨性较好，SO模态的幅值则很小。我们对有/无缺陷铝板结果进行对比，无缺陷铝板实验接收信号含有2个A0模态波形，第一个为接收到的激励信号波形的A0模态，后面的波形为端面A0模态回波，在有缺陷铝板的实验接收信号中，明显可以看到在接收激励信号A0模态波形和端面A0模态回波中间含有缺陷的A0模态回波。

　　针对上述实验，我们利用ABAQUS对其进行有限元数值模拟。对上述模型图数据进行建模仿真分别对无缺陷和有缺陷铝板Lamb波传播过程进行仿真，得出的仿真结果图如下图4和图5所示：

　　图4：无缺陷铝板数值模拟结果图

　　图5：有缺陷铝板数值模拟结果图

　　图：实验结果与数值模拟计算结果对比

　　通过实验检测得出的结果和数值模拟计算出的结果吻合程度比较理想，数值模拟缺陷位置的时间与实验结果缺陷位置时间基本相同，验证了有限元仿真数值模拟的准确性。

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