Page 104 - 无损检测2024年第八期
P. 104
阎 石，等：
基于 MUSIC 算法特征值损伤因子的板状结构损伤程度评估
图 3 频率为 30 kHz 的激励信号时域波形
图 2 损伤模型结构示意
损伤深度以模拟不同的损伤程度。具体损伤数据如
表2所示。
表2 具体损伤数据
损伤直径/mm
项目
9 12
0.9 0.9
1.1 1.1
损伤深度/mm
1.3 1.3
1.5 1.5
图 4 30~80 kHz 频率下采集到的损伤散射信号响应
2.2 激励信号的选择 幅值曲线（仿真）
已有研究表明，Lamb 波 A 0 模态对冲击损伤、 3 仿真结果分析
腐蚀损伤较为敏感，而 S 0 模态对裂缝损伤较为敏
3.1 损伤成像结果
感。板状结构的腐蚀损伤为表面缺陷，对其影响
在结构健康状态下采集一组阵列信号作为基准
最大的参数为离面位移，而对于离面位移，A 0 模态
信号，在结构中出现腐蚀损伤时采集一组阵列信号
比S 0 模态更加敏感。由频散特性可知，在 3 mm厚
作为损伤信号。当结构存在损伤时，阵列的接收信
的铝板中，低频下 A 0 模态占主导地位。不同波长
号包含激励信号的直达波与损伤散射波，因此，通过
的频率信号对圆形腐蚀损伤的敏感程度不同，首先
将损伤信号与基准信号做差，便可得到损伤散射信
为了寻找对直径为 12 mm 的圆形腐蚀损伤最敏感
号。做差之后得到的模拟损伤散射阵列信号曲线如
的激发频率，利用Abaqus有限元软件，模拟直径为
图5所示。
12 mm，深度为0. 9 mm的损伤，在激励源处上下表
将损伤阵列信号代入到MUSIC算法中，得到的
面垂直于板面施加位移荷载，选择 PZT 4 传感器来
接收信号。分别采用中心频率为 30，35，40，…，
80 kHz 的汉宁窗调制的五峰波正弦信号对铝板进
行损伤散射信号采集，其中，频率为 30 kHz的激励
信号时域波形如图3所示。
30~80 kHz频率下采集到的损伤散射信号响应
幅值曲线如图4所示，图中标注了损伤直径与各频
率下波长的比值。可见，当损伤直径约为激励信号
波长的一半时，损伤散射信号的幅值最大。因此，选
择45 kHz作为激励信号的中心频率。 图 5 模拟损伤散射阵列信号曲线
66
2024 年 第 46 卷 第 8 期
无损检测
