钛合金板材兰姆波检验可靠性研究

给出了BT20钛合金兰姆波检验用"相速度-频厚"、"群速度-频厚"、"激励角-频厚"等参考曲线,从理论计算上指出了不同牌号钛合金声速差异对兰姆波检验激励角度的影响;从典型模式兰姆波的质点水平/垂直位移曲线阐述了采用线切割方法加工人工分层缺陷制作探伤用对比试块的合理性;从兰姆波反射与质点振动位移曲线的对应关系论述了提高钛合金薄板检验灵敏度和可靠性的模式选择方法.     

金属薄板兰姆波检验技术

从兰姆波检验参考曲线的绘制与参考、对比试块设计与制造、探头的制作、反射回波与质点振动方向关系等方面,对金属薄板兰姆波检验进行了探索,得出了一些新的试验结果和认识.     

无损检测中的超声兰姆波

介绍板中兰姆波及其特性,并给出了兰姆波的激发方法及兰姆波在板厚范围内的振动位移变化等,为该波型在无损检测中有效应用奠定基础.     

金属薄板中缝类缺陷的兰姆波检测

在ST12冷轧板上用线切割加工出不同深度的狭缝来模拟钢板中缝类缺陷.采用一发一收和单发单收两种方式对缺陷进行兰姆波检测,利用短时傅里叶变换对有无缺陷时采集的时域信号进行了时频分析,有效识别出板中激发的兰姆波模式以及模式转换现象.进一步分析发现,试件中激发的主要兰姆波模式的能量分布中心与缺陷深度有较好的对应关系.     

兰姆波在薄钢板无损检测中的应用研究

通过在钢板上钻制直径不等的孔来模拟钢板中的孔洞类缺陷，采用线切割加工出不同深度的狭缝来模拟钢板中的分层缺陷。采用一发一收法，分别在两种厚度的钢板上激励出兰姆波进行检测，通过对比分析检测到的缺陷前后板中兰姆波信号，采用时频分析方法识别出板中激发的兰姆波模式以及模态转换现象，初步确定特定缺陷形态对兰姆波在板中传播的影响。     

输电铁塔角钢型材缺陷超声兰姆波检测方法研究

采用超声导波方法可对输电铁塔角钢型材中的缺陷进行快速有效检测,将角钢型材视为连接而成的窄钢板,采用脉冲反射回波法激发产生兰姆波对其中的缺陷进行检测。应用有限元模拟和实验方法,研究了兰姆波检测角钢型材边缘和连接处腐蚀缺陷的可行性,数值模拟和实验表明对厚度为8mm的角钢型材,采用120kHz的兰姆波可以很好地兼顾长距离检测和精度要求。     

边界元法用于兰姆波与表面缺陷相互作用的研究

介绍一种将传统边界元法和兰姆波的本征模式函数相结合的混合边界元法，以此计算兰姆波在板材内部传播时遇到障碍物或不连续界面时所发生的反射（或透射）问题，得到了若干频率入射兰姆波与板中不同深度缺陷相互作用的关系。数值计算结果表明，兰姆波与板中不连续体相互作用后存在模式转换现象，此工作对板材兰姆波的快速无损检测有一定的借鉴作用。     

冷凝器不锈钢薄壁管的兰姆波检测

小直径不锈钢薄壁管广泛应用于电站机组的冷凝器中,常规涡流检测方法难以发现纵向贯通的条状缺陷。在Ф25mm×1mm和Ф38mm×2mm不锈钢管壁上,沿轴向和周向加工深度分别为0．1mm、0．2mm和0．5mm的人工切槽,并进行检测试验研究,确定了兰姆波检测技术对小直径不锈钢薄壁管上人工缺陷的可检性,探讨了对不锈钢薄壁管材进行兰姆波检测的有效性和可靠性,提出以兰姆波检测技术对小直径不锈钢薄壁管进行检测的建议。     

薄板兰姆波探伤方法的评价

对薄板兰姆波探伤方法的原理、人工缺陷和探伤实况作了分析,指出了兰姆波探伤方法不能满足检测薄板主要缺陷的要求。     

基于脉冲反射原理的兰姆波检测缺陷定位研究

兰姆波由于存在频散和多模式现象,使得兰姆波检测时缺陷的定位存在难点.本文提出了采用常规超声的脉冲反射原理来定位缺陷位置的方法,通过试验研究证明了这一方法是可行的,并采用时域和时频域两种算法进行缺陷定位计算,都取得了较好的定位精度.     

冷挤压变壁厚药筒件的超声兰姆波探伤

详细介绍了超声兰姆波的主要特点和多种传播模式,通过对小口径弹药筒壁厚尺寸与缺陷的分析和兰姆波特征曲线的求解,选择合理的药筒兰姆波探伤模式。采用3种标准伤样件验证了药筒管壁内、外表面探伤灵敏度的变化规律,内外表面探伤灵敏度差异,以及探伤灵敏度与标准伤刻痕深度的关系,论证了超声兰姆波单模式探伤的可行性和模式选择。     

缝类缺陷的Lamb波检测

在ST12冷轧板上用线切割加工出不同深度的狭缝来模拟钢板中的缝类缺陷,采用一发一收方式,对缺陷进行Lamb波检测。利用短时傅里叶变换对有无缺陷时采集的时域信号进行了时频分析,有效识别出板中激发的Lamb波模式;将时间中心和频率中心作为数字参量,探讨了缝类缺陷对Lamb波的影响。结果表明,Lamb波信号时间中心的变化与缝类缺陷深度有较好的对应关系。     

改进的希尔伯特-黄变换(HHT)在多模式Lamb波检测中的应用

Lamb波的主要特点在于它的多模式和频散,在任一给定的激发频率下,至少存在两种Lamb波模式。各模式的频散特性使Lamb波检测变得非常复杂,所以,Lamb波检测的关键在于缺陷信号特征参数的提取和精确的信号解释。首先采用HHT直接对多模式Lamb波检测信号进行了分析,通过分析,得出了直接对多模式Lamb波信号进行EMD分解来得到信号的瞬时频率和瞬时幅值的方法是不适合的结论。采用改进后的HHT方法进行分析,有效消除了噪声干扰和各模式Lamb波的相互干扰,得到的信号时频集聚性较好,有利于特征参数的提取和进一步分析。针对不同大小和深度的孔型人工缺陷的检测试验,分别提取了信号瞬时幅值的峰值和瞬时频率的均值作为检测信号的特征参数进行线性回归分析,发现采用瞬时幅值的峰值作为孔型缺陷检测的特征参数比采用瞬时频率的均值这一参数要好。同时提出可采用瞬时幅值的峰值回归直线的斜率K来标定特征参数对缺陷孔径变化的敏感性,从而可对未知缺陷的大小进行预判。     

Lamb and SH waves generated and detected by air-coupled ultrasonic transducers in composite material plates

Electrostatic, air-coupled, ultrasonic transducers are used to generate and detect guided waves in anisotropic solid plates. Waves considered in this study are Lamb-type and SH-type, guided modes. If the plane of propagation coincides with a plane of symmetry of the material, then Lamb modes only are launched and detected by the transducers. If the plane of propagation does not coincide with a plane of symmetry of the material, then Lamb modes are still generated and detected, but guided, SH-like modes are, too. The variation of phase velocity with frequency is measured for several modes propagating in different directions along a glass–epoxy composite plate.A numerical model that takes into account the anisotropy of composite materials is developed to predict the dispersion curves (phase velocity, group velocity or wave-number versus frequency) and the displacement fields of plate waves, the plane of propagation being either a plane of symmetry or not.The experimental phase velocities are in good agreement with the predicted dispersion curves, thus showing that the forward problem concerning the propagation of plate waves in anisotropic, homogeneous, composite material plates is properly solved. The dispersion curves associated with the predicted displacement fields show that guided modes in composite plates have different behaviors depending on their direction of propagation.     

薄壁十字交叉激光焊结构缺陷超声Lamb波检测

为了有效识别薄壁十字激光焊结构中未焊透缺陷,开展了超声Lamb波法检测研究. 采用有限元分析方法模拟了A0和S0模态Lamb波在薄壁中与缺陷的作用结果,对缺陷尺寸与回波反射系数的关系进行了预测. 在此基础上,进行仿真结合试验,确定了不同模态Lamb波的入射点、激励角度,探讨了A0和S0模态Lamb波用于识别1.9 mm厚薄板十字激光焊接结构未焊透缺陷的可行性,并获得了超声Lamb波反射系数与缺陷尺寸的关系. 结果表明,仿真研究和试验实测结果的趋势具有较好的一致性. 采用超声Lamb波检测时,A0模态波能够有效检测十字焊接结构中的未焊透缺陷,且可一定程度上表征缺陷的尺寸;而S0模态波对结构中的未焊透缺陷不易于识别.     

线性摩擦焊机滑台系统振动位移分析

为促进整体叶盘线性摩擦焊接技术的发展及应用,从振动理论角度分析了线性摩擦焊机工作中滑台的振动位移响应规律。建立了滑台系统的两自由度强迫振动力学模型,利用数学解析和试验测量相结合的方法得到了系统相关振动参数。建立了振动系统的仿真模型,通过对比仿真结果与实验结果,验证了仿真模型的有效性。利用该模型分析了焊机振动参数对滑台系统位移响应的影响,发现增大移动夹具与滑台之间的刚度系数k1、滑台与床身之间的刚度系数k2以及滑台与床身之间的黏性阻尼系数c2均有利于减小滑台系统整体位移响应值,提高滑台的刚度与稳定性。分析了振动频率对滑台系统振动位移的影响,发现该系统共振出现在34～35 Hz附近,应当使焊机工作频率高于45 Hz,以减小滑台系统的振动。     

Quantitative assessment of through-thickness crack size based on Lamb wave scattering in aluminium plates

The interaction of Lamb wave modes at varying frequencies with a through-thickness crack of different lengths in aluminium plates was analysed in terms of finite element method and experimental study. For oblique-wave incidence, both numerical and experimental results showed that the wave scattering from a crack leads to complicated transmission, reflection and diffraction accompanied by possible wave-mode conversion. A dual-PZT actuation scheme was therefore applied to generate the fundamental symmetrical mode (S₀) with enhanced energy to facilitate the identification of crack-scattered wave components. The relationship between crack length and the reflection/transmission coefficient obtained with the aid of the Hilbert transform was established, through which the crack length was quantitatively evaluated. The effects of wavelength of Lamb waves and wave diffraction on the properties of the reflection and transmission coefficients were analysed.     

Study of the fundamental Lamb modes interaction with asymmetrical discontinuities

The interaction of the fundamental Lamb modes with asymmetrical discontinuities in isotropic plates is studied numerically and experimentally. Three kinds of discontinuities that enable mode conversions are considered: steps down, steps up and asymmetrical notches. The anti-symmetrical and symmetrical Lamb modes contributions are separated by means of the simple arithmetic operations of addition and subtraction. The power reflection and transmission coefficients are then computed with the well-known average power flow equation described in a previous work. Furthermore, the asymmetrical notch is reconstructed from the superposition of a step down and a step up. It is shown that it allows directly the determination of all power coefficients of the reflected, the transmitted and the multiple converted Lamb modes contrarily to the finite element model. Finally, an experimental device is realized to test aluminum plates with different notch depths. Good agreement is found between experimental and numerical results.