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Lamb波在搭接板中传播规律的数值仿真研究被引量：8: 2011年; 对储罐底板的搭接结构进行建模仿真,利用加载波结构的原理在板中激励出单一的Lamb波模态,得到了各模态在搭接板中的传播规律与信号特征;利用能量系数对不同频率激励情况下的各模态信号进行了分析,得到了A0模态和S0模态能量分布和损失的规律,对比了各自穿透焊缝的特性,同时,研究了搭接长度对信号的影响。研究表明,低频Lamb波具有更强的穿透焊缝结构的能力,并且S0模态比A0模态更容易穿透焊缝;在实际检测中还应考虑搭接长度对信号的影响,以免由于信号重叠而使分析困难。; 吴斌周伟何存富; 关键词：LAMB波有限元仿真

水平剪切波在板表面附着物厚度检测中的应用被引量：16: 2012年; 针对板表面附着物厚度检测的问题,提出一种基于水平剪切(Shear horizontal,SH)波的检测方法,该方法利用SH波的频散效应对板表面附着物厚度变化敏感的特性,实现对表面附着物的厚度进行无损检测。建立SH波在双层结构中的波动模型,并求解出双层弹性介质中SH波的波动方程。针对工业中出现的水垢等多种附着物厚度检测实例,绘制SH波群速度随附着物厚度变化的曲线,并进一步提出SH波检测板表面附着物厚度的具体实施方法。利用该检测方法,对钢板—石灰膏涂层模拟的锅炉水垢试样进行试验研究。结论表明,通过测定低频段和高频段的SH0模态的群速度,可以分别对较厚附着层和薄厚度附着层的厚度进行检测。; 吴斌李杨郑阳何存富

Ultrasonic beam steering using Neumann boundary condition in multiplysics被引量：7: 2012年; The traditional one-dimensional ultrasonic beam steering has time delay and is thus a complicated problem. A numerical model of ultrasonic beam steering using Neumann boundary condition in multiplysics is presented in the present paper. This model is based on the discrete wave number method that has been proved theoretically to satisfy the continuous conditions. The propagating angle of novel model is a function of the distance instead of the time domain. The propagating wave fronts at desired angles are simulated with the single line sources for plane wave. The result indicates that any beam angle can be steered by discrete line elements resources without any time delay.; Zhao-Guo QiuBin WuCun-Fu He

采用超声导波阵列技术研究板类结构大面积检测被引量：10: 2013年; 超声导波阵列检测技术可以实现板类结构的快速、大面积检测,是工业领域中最有前景的技术之一。针对目前此技术中存在的单一模态传感器难制作、检测频率高(一般在200 kHz以上)、需非常密集的传感器阵列和成像分辨率低等问题,本文采用一种圆环形线圈EMAT(Electromagnetic Acoustic Transducer),在较低频率15 kHz激励产生单一A0模态Lamb波,由8个传感器组成环形阵列,利用TFM(Total Focus Method)进行成像,实现了超声Lamb波对板类结构的快速、大面积检测。对一块包含直径为27 mm通孔的3 mm厚铝板进行实验研究,结果表明,此系统具有较高的测量稳定性和成像分辨率,能快速定位缺陷,适用于对板类结构进行大面积粗检。在对检测系统盲区形成原因分析的基础上,建立了一种计算盲区范围的方法。; 郑阳何存富吴斌周进节; 关键词：阵列技术板类结构超声导波成像分辨率 LAMB波环形线圈

超声兰姆波斜入射裂纹时的散射特性被引量：12: 2013年; 裂纹是导致众多结构失效的主要原因之一,采用超声兰姆波可有效地对板类结构中的裂纹等缺陷实现定位,但目前的技术尚无法实现对缺陷精细特征的测量。研究超声兰姆波与缺陷的交互作用,可为实现缺陷高精度检测奠定理论基础。采用散射系数矩阵表征弹性波与缺陷的交互作用,对兰姆波斜入射到裂纹时的散射特性进行仿真和试验研究,结果表明其散射场在周向上的分布并不均匀,有明显的波束指向性。随着入射角从0°变化到90°,波束指向角呈非单调性变化,且散射波能量迅速减小。当入射角为0°和90°时,S矩阵有明显的对称性,据此可测量裂纹的扩展方向。利用斜入射时裂纹散射场的特征可以设计合理的成像算法及传感器布置方案,以更有效地实现超声兰姆波对板类结构中裂纹的精细检测。; 郑阳何存富周进节吴斌; 关键词：兰姆波斜入射

波导结构频散分析的特征频率法及在板条结构中的应用被引量：8: 2013年; 提出一种求解波导结构频散特性的有限元特征频率法,该方法基于振动问题的特征频率计算理论,根据模态振型识别波数与模态类型,建立了相速度及群速度的求解方法。该方法可适用于任意波导结构的频散关系求解。首先分析满足收敛精度要求的最大网格单元尺寸与最小模型长度,并用该方法对简支板条结构的频散特性进行了计算。结果表明,有限元特征频率法适合求解波动频散关系,板条结构中模态受边界影响会产生同阶高次模态,边界尺寸决定新模态的截止频率;随频率的增大,同阶低次反对称模态会趋于一致;对称模态能量分布受边界影响较大。本文也为板条类结构导波实验结果的分析提供了理论依据。; 吴斌刘飞何存富; 关键词：导波有限元频散

超声导波有限元仿真中吸收边界设置及参数被引量：10: 2013年; 研究超声导波在复杂结构中的传播或与复杂缺陷的交互作用时,常需要对其传播过程进行有限元仿真.建立吸收边界抑制边界回波的影响是仿真中的关键问题.在三维模型中实现了阻尼递增吸收边界设置方法,该方法通过改变材料阻尼系数来有效抑制边界回波.对吸收边界的尺寸、阻尼系数选取等问题进行了研究,发现吸收边界尺寸为主要影响因素,其长度需大于2λ才可有效衰减超声导波.本模型应用于求解缺陷散射矩阵,验证了此吸收边界设置方法的有效性.; 吴斌张也弛郑阳何存富; 关键词：超声导波三维有限元模型

不锈钢波纹管检测换能器的设计与应用研究被引量：2: 2014年; 研制了一种用于不锈钢波纹管检测的磁致伸缩换能器。首先选用多物理场耦合分析软件对圆管的磁场分布规律进行有限元仿真,证实增加铁磁性条带后,磁场强度显著提高。而后通过均匀包裹一层镍合金薄带的方式,改进了磁致伸缩换能器的结构,并成功识别出环向裂纹缺陷。同时分析了试验过程中不确定度的来源,推导出了仅含有直接测量值的标准不确定度合成公式。研究结果为采用磁致伸缩换能器进行不锈钢波纹管缺陷无损评价提供了理论依据。; 赵继辰吴斌何存富; 关键词：磁致伸缩换能器标准不确定度磁场强度

调谐兰姆波在模态控制中的实验研究被引量：2: 2011年; 兰姆波模态调谐是指在确定的压电传感器条件下,通过频率选择实现单一兰姆波模态检测的方法。本文在兰姆波模态调谐的理论指导下,实现了单一兰姆波模态激励和调控。同时,研究了实验条件,如粘接剂性能和传感器上粘结位置对兰姆波调谐模态控制的影响。结果表明,对于不同的粘接剂,固化后硬度越高,其实验结果与理论结果的一致性越好;对于同一种粘接剂,边缘位置的粘贴会使非对称模态应力幅值增大,从而对模态调控的实现造成一定的影响。; 吴斌刘麒焦敬品何存富; 关键词：兰姆波频率调谐多模态无损检测

Chirp信号及其在超声导波检测中的应用被引量：17: 2013年; 传统的超声导波激励信号为窗函数调制的正弦波信号,其突出优点是频带窄,从而可以最大限度地抑制频散。但是此种信号在扫频测试和多模态、多频段检测中将需要逐次变换中心频率,且为达到较高的信噪比,每次测量采集时均需几十甚至上百次的平均,耗时耗能。提出了线性chirp和Gaussian-chirp 2种信号作为超声导波激励信号。线性chirp信号频带宽,通过对其检测接收信号进行后处理,可得到等同于传统的窗函数调制的正弦波信号激励时的检测接收信号,且被调制的正弦波频率可以为线性chirp信号频带范围内任意频率,特别适用于扫频测试和多模态、多频段检测。Gaussian-chirp信号幅频特性与高斯窗调制的正弦波信号完全相同,但单次测量即可达到常规激励信号上百次平均采集的信噪比,测量过程省时节能。实验采用2片置于铝板表面的压电晶片激励产生兰姆波,分别验证了2种chirp信号激励超声导波及其信号后处理方法的有效性。; 郑阳何存富吴斌; 关键词：无损检测超声导波

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国家自然科学基金(10972014)

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