基于蘭姆波的裂紋定位及方向判定方法研究.pdf

1、大型起重設(shè)備多由鋼板焊接而成，且長期工作在高低溫、大載荷、腐蝕等惡劣環(huán)境下，當(dāng)應(yīng)力水平超過許用應(yīng)力時易產(chǎn)生裂紋損傷，為起重機的安全運行埋下了隱患。因此，對一種及時、有效、準(zhǔn)確的裂紋損傷檢測方法進行研究是必要且緊迫的。本文采用主動蘭姆波技術(shù)，基于彈性動力學(xué)理論，借助于有限元仿真研究與試驗測試方法，對鋼板早期裂紋的定位及方向判定方法進行了研究。
　　首先，結(jié)合彈性動力學(xué)理論，從蘭姆波的波動方程著手，研究了鋼板中蘭姆波的頻散特性，并繪制

2、出頻散曲線;結(jié)合ABAQUS有限元軟件探究了超聲蘭姆波的窄帶激發(fā)方式，并在此基礎(chǔ)上對不同的窗函數(shù)、不同的中心頻率、不同的正弦波峰數(shù)等蘭姆波關(guān)鍵參數(shù)進行了深入的研究，確定了最佳激勵信號即:經(jīng)由漢寧窗調(diào)制的5波峰正弦波;結(jié)合蘭姆波雙元激勵法理論，利用雙側(cè)激勵實現(xiàn)了鋼板中單一模式蘭姆波的激發(fā);通過提出的板兩側(cè)施加雙側(cè)激勵及雙側(cè)同時接收的方法，成功實現(xiàn)了板中多模式蘭姆波的分離與提取。
　　其次，運用顯式積分法在有限元仿真軟件中建立了三維仿

3、真模型，并針對槽狀裂紋損傷進行研究。利用設(shè)置阻尼系數(shù)遞增的吸波邊界的方法消去了邊界回波的影響，比較了幾種不同層數(shù)吸波邊界的吸波效果，確定了吸波邊界的層數(shù);研究了蘭姆波與裂紋損傷交互作用的二維散射特性:包括不同角度入射蘭姆波與裂紋損傷的交互及入射蘭姆波與不同長度裂紋損傷的交互;在綜合運用對稱變換和插值方法的基礎(chǔ)上，建立了一種全周向入射、散射的散射系數(shù)矩陣模型。
　　再次，利用基于蘭姆波波包傳播時差的橢圓損傷定位方法，比較了幾種不同數(shù)

4、量傳感器、不同傳感器布置方式的損傷定位結(jié)果，確定了所需傳感器的數(shù)量以及傳感器的布置方式。通過假定裂紋方向角度獲得假定的散射系數(shù)值，并將散射系數(shù)值引入時延成像定位算法進行優(yōu)化，利用不同假定方向角度所對應(yīng)的差異，提出了一種裂紋定位以及方向角度判定的方法。最后，搭建了試驗系統(tǒng)，對所提裂紋定位及方向角度判定方法的可行性進行了實例分析，結(jié)果表明，所提方法判定的裂紋位置與實際裂紋位置相比，距離不超過5mm，而判定的裂紋方向角度的誤差在正負(fù)5°之內(nèi)，