Page 67 - 无损检测2022年第七期

试验研究

DOI : 10.11973 / ws j c202207008

多层板缺陷的超声 Lamb 波检测

李一凡, 万 强, 吴付岗
( 中国工程物理研究院 总体工程研究所, 绵阳 621900 )

摘 要:针对多层板中缺陷的超声 Lamb波检测, 计算并分析了钢板 - 铝板 - 铜板多层结构的频

散曲线以及位移波结构, 提出了一种多层板结构中缺陷的检测方法, 并进行了数值验证。数值计算

表明, 采用 0.2MHz的低频 Lamb 波检测时, 多层板中各板层缺陷均产生反射信号; 采用 1 MHz
的高频 Lamb波 A0 模态检测时, 只有铜板层中的缺陷产生反射信号, 采用 S0 模态检测时, 只有钢
板层中的缺陷产生反射信号。因此, 根据对多层板频散曲线和波结构的分析结果, 可以选择频率与
模态合适的 Lamb波来实现对多层板中特定板层缺陷的检测。
关键词:多层板; Lamb波; 缺陷检测; 频散曲线; 波结构

中图分类号: TB553 ; TG115.28 文献标志码: A 文章编号: 1000-6656 ( 2022 ) 07-0033-05

UltrasonicLambwavedetectionofdefectsinmulti-la y er p lates

,
LIYifan , WANQ ian g WUFu g an g

( InstituteofGeneralEn g ineerin g , ChineseAcadem yofEn g ineerin gPh y sics , Mian y an g621900 , China )

Abstract : Aimin gatultrasonicLambwavedetectionofdefectsin multi-la y erp late , thedis p ersioncurveand

dis p lacementwavestructureofmulti-la y erstructureofsteel-aluminum-co pp er p latewerecalculatedandanal y zed.A

defectdetection methodin multi-la y erp latestructure wasp ro p osedandverifiedb ynumericalsimulation.The

numericalcalculationshowsthatwhenthelow-fre q uenc yLambwaveof0.2 MHzisusedfordetection , thedefects

ofeachla y erinthemultila y er p late p roducereflectedsi g nals.WhentheA0modedetectionof1MHzhi g h-fre q uenc y

Lambwaveisado p ted , onl y thedefectsintheco pp er p latela y er p roducethereflectedsi g nal , andwhentheS0mode

detectionisado p ted , onl y thedefectsinthesteel p latela y erp roducethereflectedsi g nal.Therefore , accordin gto

theanal y sisresultsofthefre q uenc ydis p ersioncurveand wavestructureofmultila y erp lates , Lamb waveswith

a pp ro p riatefre q uenc yandmodecanbeselectedtodetectthedefectsofs p ecificla y ersinmultila y er p lates.

Ke ywords : multi-la y er p late ; Lambwave ; defectdetection ; dis p ersioncurve ; wavestructure
多层结构被广泛应用于许多大型设备 的制造 地对大面积板类结构进行检测 [ 3 ] , 适用于大型设备
中 [ 1-2 ] , 其长期在复杂的环境条件下服役, 容易产生 和结构的无损检测。
各类结构缺陷, 进而影响装备的 服役安全与性能。 对于多层板缺陷的超声 Lamb波检测, 应考虑
因此, 为了保障装备的服役性能, 对多层结构进行缺 Lamb波在多 层 板 中 的 频 散 曲 线 等 传 播 特 性。 朱
陷检测具有重要意义。超声 Lamb波可以快速高效 金颖等 [ 4 ] 采 用 矩 阵 递 推 法 求 解 了 双 层 板 中 Lamb
波的频散 曲 线, 研 究 了 材 料 参 数 以 及 夹 层 与 多 层
结构频散特性的关系。刘婧等 [ 5 ] 基于固体介质中
收稿日期: 2021-12-10 声传播 的 理 论 模 型, 对 铝 - 黏 接 剂 - 铝 3 层 结 构 的
基金项目: 国家自然科学基金资助项目( 11702097 )
Lamb波频散曲线进行计算, 分析了黏接剂对多层
作者简介: 李一凡( 1997- ), 男, 硕士研究生, 主要研究方向为超
结构频散曲线的影响。 KUZNETSOV 采用六阶柯
声导波检测技术
西矩阵与 指 数 型 基 本 矩 阵 法 相 结 合 的 方 法, 对 比
通信作者: 万 强( 1979- ), 男, 博士, 研究员, 主要从事武器型
号研制、 材料与结构的多物理场耦合研究和无损检测仪器开发与应 了多层板和单层板的频散曲线, 说明了 51 层的多
层板中 Lamb波高阶模态的频 散 曲 线 具 有 明 显 的
用工作, wanzhen y u@126.com
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2022 年 第 44 卷 第 7 期
无损检测