Page 84 - 无损检测2021年第四期
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试验研究



            DOI : 10.11973 / ws j c202104011


             基于超声                Lamb         波的双曲线定位损伤成像方法




                                                  韩   伟, 冯   侃, 骆   英

                                       ( 江苏大学 土木工程与力学学院, 镇江 212013 )

                     摘   要:提出了一种基于超声 Lamb 波的双曲线定位方法, 实现了复合材料板状结构的损伤
                 定位。相比于椭圆定位方法, 双曲线定位具有无需材料参数信息、 不涉及频散关系以及不受材料各
                 向异性影响的优点, 可以较好地应用于板状复合材料的损伤检测中。
                     关键词: Lamb波; 双曲线定位; 复合材料; 损伤成像


                    中图分类号: TG115.28    文献标志码: A    文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 04-0046-05


                      H yp erboliclocationdama g eima g in gmethodbasedonultrasonicLambwave


                                               HAN Wei , FENGKan , LUOYin g

                         ( Facult yofCivilEn g ineerin gandMechanics , Jian g suUniversit y , Zhen j ian g212013 , China )

                    Abstract : H yp erboliclocation methodbasedonultrasonicLamb waveisp ro p osedinthisp a p er , thedama g e

                locationofcom p osite p latestructureisrealized.Com p aredwithelli p selocationmethod , h yp erboliclocationmethod

                hastheadvanta g esofneedin gnomaterial p arameterinformation , nofre q uenc ydis p ersionrelationandnoinfluence

                ofanisotro py .Itcanbebettera pp liedtodama g edetectionofcom p ositelaminates.

                    Ke ywords : Lambwave ; h yp erboliclocation ; com p osite ; dama g eima g in g
               由于复合材料制作工艺复杂、 服役环境恶劣, 所                         合材料的频散效应使波形畸变与拉长, 也降低了获
            以其不可避免地会产生各种各样的损伤。损伤的产                             取导波传播时间的准确性。针对椭圆定位方法对复
            生会降低结构强度, 危害结构安全。尽管大多数复                            合材料损伤检测的局限性方面, 笔者提出了一种全
            合材料结构都按照损伤容限准则设计                   [ 1 ] , 但在损伤    新的双曲线定位方法( H yp erbolicLocation Method ,


            出现并扩展之前, 对其进行检测与评估尤为重要。                            HLM ), 以 COMSOL 软件进行数值模拟分析, 利用
                Lamb 波具有传播距离远、 能量衰减小以及检                        双曲线定位法成功实现了正交各向异性复合材料板
            测范围大等优势, 在板状结构的无损检测中应用广                            的损伤定位。
            泛 [ 2-6 ] 。其中, 基于 Lamb 波的椭圆定位方法          [ 7-8 ] 因
                                                              1  双曲线定位方法
            具有简单高效、 方便快捷等优势, 在板状结构的损伤
            定位应用中得到了大量的研究与发展。椭圆定位方                            1.1  基本理论
            法需要事先知道导波在材料中的传播速度, 复合材                               由于导波的频散、 多模态等特性, 以及复合材料
            料中的导波传播速度往往难以获取并且具有各向异                             的各向异性特征, Lamb 波在复合材料中的传播十
            性特征, 因此难以获取导波传播时间。同时由于复                            分复杂, 所以完全依赖导波传播速度的椭圆定位方
                                                               法无法应用于复合材料中或者其损伤定位精度受
                                                               限。基于此, 提出了双曲线定位法, 双曲线定位法依
                收稿日期: 2020-06-23
                基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 11520101001 , 11702118 );
                                                               据双曲线上任一点到两个焦点的距离差为定值的思
            江苏省 科 技 项 目 基 础 研 究 计 划 ( 自 然 科 学 基 金) - 青 年 基 金 项 目
                                                               想, 以相位差确定双曲线实轴, 相较于椭圆定位法,
            ( BK20170520 ); 江苏省高等学校自然科学研究面上项目( 17KJB130005 )
                作者简介: 韩   伟( 1992- ), 男, 硕士研究生, 研究方向为超声导       该方法可以在无需材料参数信息和频散关系, 并且
            波无损检测和实验固体力学                                       在不受复合材料各向异性特征影响的情况下实现了

                通信作者: 冯   侃, fen g kan@u j s.edu.cn
                                                               复合材料的损伤检测。
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