超声导波的板材腐蚀检测研究科技大学(附件)【字数：15071】
摘 要摘 要近年来，由于环境的污染，雨水与海水中的含酸量明显提高，导致下海远行的船体腐蚀损伤严重，海洋建筑物结构出现了不同程度的缺陷，使其整体的安全性、适用性、耐久性降低，从而直接造成了严重的经济损失，因此对这些结构进行无损检测是非常必要的。相比于传统纵波，横波超声检测，超声Lamb波具有传播距离远，检测效率高的特点，因此在众多制造业、材料性能分析领域得到了关注。由波传播方程，推导板中Lamb波的频散方程，并用数值方法求解和绘制其频散曲线；分析其频散特性和多模特性。利用有限元软件模拟Lamb波在铝板中的传播，并在板中设置腐蚀缺陷，采集缺陷波信号，提取损伤特征；利用PZT压电片在铝板中激励Lamb波，分析其模态和群速度。结果表明，在铝板中通过数值模拟和实验获得的Lamb波在模态和群速度数值上吻合，可通过Lamb波实现板中腐蚀缺陷的检测。关键字腐蚀，Lamb波检测，频散，板材。
目 录
第一章 绪论 （研究意义掌握）1
1.1板材腐蚀检测的研究意义1
1.1.1腐蚀类型1
1.2 研究现状及利用导波检测的优势3
1.2.1、国内外研究现状3
1.2.2、导波检测的优势4
1.3介绍主要研究内容4
第二章 棒中导波传播的相关理论（掌握）6
2.1 金属板中导波传播的相关理论（频散）6
2.1.1 Lamb波理论6
2.1.2 横向波和纵向波7
2.1.3 频散方程推导8
2.1.4 相速度和群速度10
2.2 腐蚀检测损伤特征及成像原理12
2.2.1 腐蚀检测损伤特征12
2.2.2 腐蚀损伤成像原理13
2.2.3 傅里叶变换13
第三章 金属板中导波传播的有限元模拟 （数值模拟）16
3.1有限元数值模拟介绍16
3.2 金属板中导波传播的有限元模拟17
3.3金属板中腐蚀缺陷导波检测的有限元模拟17
3.3.1 压电单元动力隐式计算模型的计算17
3.3.2 等效动力显式计算模型21
3.3.3 分析设计模型 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
与实体实验对比23
第四章 金属板中导波传播的相关实验分析（实验）32
4.1金属板中导波传播的相关实验测试装置32
4.2金属板中腐蚀缺陷的导波检测34
4.3试验结果分析35
第五章 结论与展望38
致谢39
参考文献40
绪 论
板材腐蚀检测的研究意义
现实生活中，由于城市建设发展的需要，重大工程项目越来越多，所需材料精密度要求的提高，而超声导波作为一种无损检测技术，因其具有检测范围大、检测效率高而被广泛应用，最常见的是管材和板材方面。板形构件，无论是在建筑业、加工业、航空航天工业、汽车工业、船舶工业，还是在压力容器，大型化工容器方面均必不可少。但是，由于板材在生产过程中所带来的问题，如工艺形成的缺陷，以及板件在外部负荷和使用环境变化的情况下，所导致的内部微小缺陷损伤源的扩展，进而造成疲劳等一系列问题，这将会对制件产品的使用安全造成威胁。我国由于南水北调，西气东输，西电东输等重大工程的实施，从而产生有长距离的大型输油管道、输气管道、海底天然气管道、高架输电线路，以及飞机机身，轮船壳体等都需要高效率、精确度高的检测系统和结构安全监控系统。
目 录
第一章 绪论 （研究意义掌握）1
1.1板材腐蚀检测的研究意义1
1.1.1腐蚀类型1
1.2 研究现状及利用导波检测的优势3
1.2.1、国内外研究现状3
1.2.2、导波检测的优势4
1.3介绍主要研究内容4
第二章 棒中导波传播的相关理论（掌握）6
2.1 金属板中导波传播的相关理论（频散）6
2.1.1 Lamb波理论6
2.1.2 横向波和纵向波7
2.1.3 频散方程推导8
2.1.4 相速度和群速度10
2.2 腐蚀检测损伤特征及成像原理12
2.2.1 腐蚀检测损伤特征12
2.2.2 腐蚀损伤成像原理13
2.2.3 傅里叶变换13
第三章 金属板中导波传播的有限元模拟 （数值模拟）16
3.1有限元数值模拟介绍16
3.2 金属板中导波传播的有限元模拟17
3.3金属板中腐蚀缺陷导波检测的有限元模拟17
3.3.1 压电单元动力隐式计算模型的计算17
3.3.2 等效动力显式计算模型21
3.3.3 分析设计模型 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
与实体实验对比23
第四章 金属板中导波传播的相关实验分析（实验）32
4.1金属板中导波传播的相关实验测试装置32
4.2金属板中腐蚀缺陷的导波检测34
4.3试验结果分析35
第五章 结论与展望38
致谢39
参考文献40
绪 论
板材腐蚀检测的研究意义
现实生活中，由于城市建设发展的需要，重大工程项目越来越多，所需材料精密度要求的提高，而超声导波作为一种无损检测技术，因其具有检测范围大、检测效率高而被广泛应用，最常见的是管材和板材方面。板形构件，无论是在建筑业、加工业、航空航天工业、汽车工业、船舶工业，还是在压力容器，大型化工容器方面均必不可少。但是，由于板材在生产过程中所带来的问题，如工艺形成的缺陷，以及板件在外部负荷和使用环境变化的情况下，所导致的内部微小缺陷损伤源的扩展，进而造成疲劳等一系列问题，这将会对制件产品的使用安全造成威胁。我国由于南水北调，西气东输，西电东输等重大工程的实施，从而产生有长距离的大型输油管道、输气管道、海底天然气管道、高架输电线路，以及飞机机身，轮船壳体等都需要高效率、精确度高的检测系统和结构安全监控系统。
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