基于有限元法超聲波頻散曲線的研究.pdf

1、基于超聲波無損檢測技術(shù)具有快捷、靈敏、經(jīng)濟(jì)等特點，該技術(shù)已成為無損檢測中最為重要的方法之一，廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)療器械以及海洋探測等領(lǐng)域。由于超聲波在結(jié)構(gòu)中傳播時，會發(fā)生頻散和多模態(tài)現(xiàn)象，給檢測帶來很大的麻煩，為了避免選擇頻散嚴(yán)重的區(qū)域和使分析過程產(chǎn)生較少的模態(tài)，選擇合適的激勵信號中心頻率，成為超聲無損檢測領(lǐng)域中急需解決的難題，而選擇合適的中心頻率，必須根據(jù)導(dǎo)波的相速度和群速度頻散曲線。對于簡單各向同性結(jié)構(gòu)比如：板、棒、管等波導(dǎo)結(jié)構(gòu)，

2、其頻散曲線可以通過傳統(tǒng)的波動求解方法得到，然而對于復(fù)雜或者復(fù)合材料等結(jié)構(gòu)，很難使用解析法進(jìn)行求解，前人研究的也比較少，嚴(yán)重制約著超聲波無損檢測的發(fā)展。所以本文提出一種快捷、有效的頻散曲線繪制方法，有限元模態(tài)分析法，具體工作如下：
　　首先，對有限元模態(tài)分析法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行闡述。介紹了有限元模態(tài)分析法計算頻散特性的基本原理，相速度和群速度的計算方法，單元和模型尺寸計算準(zhǔn)則，單元類型的選擇以及建模注意事項。
　　其次，對有

3、限元模態(tài)分析法繪制Lamb波的頻散曲線進(jìn)行驗證。在ABAQUS軟件“后處理-可視化模塊”，識別所需模態(tài)的振型，提取對應(yīng)模態(tài)振型的固有頻率，由公式計算相應(yīng)頻率對應(yīng)的相速度和群速度，經(jīng)MATLAB軟件數(shù)據(jù)處理獲得薄板的相速度和群速度頻散曲線，并與解析法得到的相速度和群速度頻散曲線對比，確定該方法的正確性。
　　然后，對有限元模態(tài)分析法繪制管道結(jié)構(gòu)中縱向?qū)Рǖ念l散曲線進(jìn)行驗證。使用與薄板同樣的方法進(jìn)行模態(tài)分析、振型識別、頻率的提取、數(shù)據(jù)