Page 57 - 无损检测2024年第十二期
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辛昊松，等：
基于超声共振谱的结构缺陷无损检测
表3 各缺陷的位置信息 mm 同位置缺陷结构与无缺陷结构的第7~14阶固有频
方向 率的差值随模态阶数的变化情况如表4所示，表中
编号
x y z
↑表示该阶差值比前一阶差值大， ↓表示该阶差值
缺陷1 0 0 2
比前一阶差值小， -表示该阶差值与前一阶差值一
缺陷2 0 0 4
缺陷3 0 0 6 致。根据图6和表4可以看出， 缺陷位于不同位置时，
缺陷4 0 0 8
存在相同大小缺陷结构与无缺陷结构的第6~24阶
固有频率的差值随模态阶数变化的趋势不同，故可
以根据固有频率差值随模态阶数的变化趋势确定缺
陷所在位置。
图 6 存在不同位置缺陷结构与无缺陷结构的
固有频率差值曲线
表4 存在不同位置缺陷结构与无缺陷结构的固有
频率差值变化情况
阶数
z/mm
7 8 9 10 11 12 13 14
2 ↓ ↑ ↓ ↓ ↑ ↓ ↑ ↓
图 4 不同位置缺陷的几何模型
4 - ↓ - ↓ ↑ ↓ ↓ ↓
6 ↑ ↓ ↑ ↑ ↑ ↑ ↓ ↓
8 ↑ ↓ ↑ ↑ ↓ ↑ ↓ ↓
2.4 缺陷大小对超声共振谱的影响
为了研究缺陷大小对超声共振谱的影响，对
具有不同大小缺陷的结构进行仿真，得到各结构
的超声共振谱，并与无缺陷结构的超声共振谱
进 行比较。以铝 块中 心为 原点，缺陷 中心 位于
x=0 mm， y=0 mm， z=5 mm 处，将缺陷形状设
置为半径（r）0.4，0.6，0.8，1 mm 的球体 , 不同大
小缺陷的几何模型如图 7 所示。无缺陷结构和存
图 5 不同位置缺陷结构的超声共振谱
在不同大小缺陷的结构取对数后的超声共振谱如
同结构的超声共振谱共振峰的偏移情况，故通过超
图 8 所示。存在不同大小缺陷结构与无缺陷结构
声共振谱提取出每个结构的第 6~24 阶固有频率。
的第 6~24 阶固有频率差值如图 9 所示。由图 9 可
并计算含缺陷结构与不含缺陷结构的同一阶固有频 以观察出，当缺陷在同一位置时，存在不同大小缺
率的差值。存在不同位置缺陷结构与无缺陷结构的 陷结构与无缺陷结构的第 6~24 阶固有频率的差
第6~24阶固有频率差值曲线如图6所示。存在不 值随模态阶数变化的趋势相似。此外根据图 9 还
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2024 年 第 46 卷 第 12 期
无损检测
