薄板中裂缝对导波的散射作用-BEM数值模拟

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1、薄板中裂缝对导波的散射作用一BEM数值模拟摘要利用超声导波对板状和管状结构进行无损检测的问题是近年来的一个研究热点，这是因为在航天、天然气、发电厂、石油化工等部门中存在数以万计的类似结构。在生产和使用过程中其壁可能出现内部或外部缺陷，严重时会导致泄漏事故。做好它们的检测工作已成为各国所关注的重大课题，对这类结构的检测近年来也一直是该领域中设计、制造和用户密切关心的问题和检测难点。常规的检测方法有射线法、光学法、表面渗透、热学法等。相对而言，超声波检测由于对材料无损伤、且仪器设备简单而逐渐被广泛推广使用。由于兰姆波(超声导波的一种)具有

2、检测效率高、速度快和可检测整个厚度等优点，使它在材料的长距离快速检测和性能评价等方面受到国外无损检测学者的极大关注。现代无损检测与评价技术，不但要求探测缺陷的有无，而且要求给出材质的定量评价，其中包括对缺陷的定量测量以及对无缺陷材料和产品的质量评价。而内部缺陷由于其高度的隐蔽性和危险性使其对兰姆波的影响成为关注的热点．由于人们对兰姆波的传播机理尤其是遇到缺陷后兰姆波散射行为认识不足，使得兰姆波无损检测技术并未得到充分应用。针对这一现状，本文在板中兰姆波与缺陷的相互作用方面利用边界元做了理论计算，用建立的混合边界元法求解板内缺陷对兰姆波

3、传播的影响，观察兰姆波的模式转换现象，检测不同模式入射时反射系数和透射系数的变化，同时改变缺陷的深度与形状，用入射因子和反射因子来表征模式转换后各模式兰姆波的能量大小，初步找到了板中应用导波检测的最佳模式及其频厚积。本课题的顺利完成将对板状材料中超声导波一些传播特性的认识具有十分重要的意义，为板状结构材料的超声导波检测提供一定的理论依据。关缮茹蟊兰姆波，边界元法，散射，模式转换ABSTRACTUltrasonicguidedwavespropagationinplatesandpipeshasbecomeaninteresttopic

4、recent,primarilybecauseofthemillionsofthosestructuresthatexistinallsortsofgas，powergeneration,petrochemicalandmanufacturing，andtheinspectionrequirementsforsafetyandproductionefficiency．therefore，thedetectionofcorrosionanddefectsinplateworkorpipeworkisacriticalproblemina

5、llfieldsofamuchmoleattractiveinspectionmethodsincetheycanbeexcitedatonelocation011theplateandpipeandpropagatemanytensofmetersalongtheplateandpipe．ThemodernNDTandNDEincludedefeelsdetectingandmeasuring．material’SevaluationandSO011．nein-pipedefecthasbd?,omeailinteresttopic

6、becauseitisdangerousbuthardtobeobserved．Sincescatteringsandpropagationsofguidedwavesinelasticplatedhavenotbeenunderstoodthoroughly，guidedwavenondestructivetestingtechniqueham’tbeenusedeasilyandfImy．Inordertomakethistechniqueeasiertobeused,theoreticanalysisandcalculation

7、we他doneinthiswork．ByusingtheHybridboundaryelementmethodwecallunderstandhowthein-platedefectsaffectingthepropagationoflambwaves，atthesametimethemode—conversionWasobserved．Hybridboundarydementmethodisusedtosolveanin-platedefectscatteringsproblemofLambwave．nevariationsofre

8、flectionandtransmissionfactors．whichindictthemagnitudeofenergyofdifferentmodes．arecalculatednumerically．nepurp