Page 50 - 无损检测2021年第十期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202110003

基于超声水平剪切波的加筋板结构损伤识别

崔洪宇, 李德强, 李 奔

( 大连理工大学 船舶工程学院, 大连 116024 )

摘 要: 采用一种新型的厚度剪切式( d15 ) 全向型水平剪切波( SH 波) 压电换能器, 结合离散
椭圆算法, 对加筋铝板结构焊接处的损伤进行超声无损检测, 并对单损伤、 多损伤以及损伤程度等
问题进行了分析, 验证了基于超声 SH 波的无损检测技术识别加筋板焊接结构处损伤的有效性, 为
SH 波在实际工程中的应用提供了技术支撑。
关键词: 加筋板结构; 超声 SH 波; 全向型压电换能器; 损伤识别

中图分类号: TB559 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2021 ) 10-0012-07

Dama g edetectionofstiffened p anelstructurebasedonultrasonicSHwave

CUIHon gy u , LIDe q ian g LIBen
,

( SchoolofShi p buildin gEn g ineerin g , DalianUniversit y ofTechnolo gy , Dalian116024 , China )

Abstract : Anewt yp eofthicknessshear ( d15 ) omnidirectionalshearhorizontalwave ( SH wave ) p iezoelectric

transducerwasused , andb ythecombinationwiththediscreteelli p seal g orithm , itwasem p lo y edtodetectthe

dama g eoftheweldin gj ointofthestiffenedaluminump late.Multi p leissues , includin gsin g ledama g e , multi p le

dama g eanddama g ede g ree , wereanal y zedto p rovetheeffectivenessofthistechnolo gy inidentif y in g dama g eforthe

weldedstructureofstiffenedp lates , whichp rovidedtechnicalsu pp ortforthea pp licationofSH waveinp ractical
en g ineerin g .

Ke ywords : stiffenedp anelstructure ; ultrasonicSH wave ; omnidirectionalp iezoelectrictransducer ; dama g e
detection
加筋结构广泛应用于船舶与海洋工程等大型装 近年来无损检测的重要技术, 与其他方法相比具有
备中, 这些装备在服役过程中会受到各类复杂载荷 适应性强、 灵敏度高、 使用灵活, 并且对人体无害等
的共同作用 [ 1 ] , 在这些载荷作用下, 加筋结构焊接处 优点, 广泛应用于结构健康监测领域 [ 4 ] 。
极易产生损伤, 因此为保障装备的安全平稳运行, 对 目前, 基于 Lamb波和水平剪切波( SH 波) 的损
加筋结构进行结构健康监测, 及早发现损伤并对损 伤识别技术是超声导波无损检测领域的主要研究方
伤进行定量评估具有十分重要的意义 [ 2 ] 。 向。 WORLTON 指出 Lamb波在铝中频散曲线的
[ 5 ]
传统的损伤检测技术包括声发射检测、 X 射线 模式特征可应用于材料的无损检测, 其后, 国内外学
检测、 电涡流检测、 微波检测、 红外热成像及光全息 者对基于 Lamb波的损伤识别展开了大量研究并取
照相检测等 [ 3 ] , 这些技术往往需要较大体积的信号 得了一定成果 。然而 Lamb波本身固有的频散特
[ 6 ]
激励和采集装置, 因此不适用于复杂工程结构的检 性和多模态特征, 大大提高了信号处理过程中提取损
测。此外, 对于薄板结构, 传统的检测方法损伤识别 伤特征信息的难度 , 与 Lamb波相比, 板结构中基
[ 7 ]
精度较低, 基于波动理论的超声导波检测技术作为
础模态的水平剪切波( SH 0 ) 具有非频散、 同损伤相互
作用后模态转换少等优势 , 显著提高了信号处理效
[ 8 ]
收稿日期: 2021-02-02
率和检测精度, 具有很高的工程实际应用价值。
作者简介: 崔洪宇( 1977- ), 男, 副教授, 研究方向为结构健康监
测及减振降噪 国内外学者在基于 SH 波的损伤检测方面的研
究取得了诸多成果: SU 等 [ 9 ] 发现 Lamb 波在复合
通信作者: 崔洪宇, cuihon gy u@dlut.edu.cn
2
1
2021年 第43卷 第10期

无损检测