板结构Lamb波无损检测技术国内外研究现状(2)
时间:2017-03-24 20:49 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
在国内，李家伟[23]等也对Lamb波探伤进行了广泛地研究。应祟福、张守玉和沈建中用光弹方法对Lamb波的应力分布进行了直接观察，这是世界上首次对Lamb波的应力分布进行直接观察，他们还对Lamb波传播与散射进行了观察和研究。刘镇靖采用二文傅立叶变换对Lamb波模态的识别和相速度检测进行了研究，在一定程度上识别出传播的Lamb波模态[24]。袁慎芳研究了主动结构健康监控在航空领域的应用，利用神经网络的方法、小波变换方法、HHT方法提取出缺陷信号，进行在线监测。利用HHT技术对检测信号进行EMD分解，发现传播路径上的损伤程度越严重，传感信号经过EMD分解得到的IMF幅值衰减的就越厉害。即若采集得到的传感信号的幅值越小，则该传播路径上的损伤就越严重，用EMD方法还可以用来对传播路径上的损伤程度进行判定[25-26]。曹正敏[27]用EMD将检测信号分解，采用前两阶IMF作为重构信号，可以精确的计算出信号的传播速度、传播时间等参数，从而对缺陷进行定位，如图1-1所示。实验表明依据此技术的定位误差小，效果好。 缺陷定位技术 缺陷定位算法是无损检测的一个重要研究内容。无损检测的首要目的是检测出物体中的缺陷，进一步确定其位置和性质。常规的处理方法是将结构完好时的某些特征参量与受损后的结构进行对比，并由此比较结果推断出结论。其中比较的参数可以是波速、到达时间、幅值、衰减、峰值点等等时域和频域信息。但是这些方法仍是基于常规点对点的测试方法，不能利用结构中布置有传感器网络这一优势，另外这种方法常常只能发现缺陷的存在，而获得的缺陷位置、损伤程度的信息非常有限。 常用的缺陷定位方法有椭圆定位法、四点圆弧法、三角法等几何方法。Jeong和Jang[28]用一种三角化方法来定位缺陷的位置，用三个传感器接收到的检测信号来定位缺陷，首先将两个传感器之间信号的到达时间差计算出，然后用两条到达时间差定义的抛物线相交来得到缺陷点。Kehlenbach[29]提出了一种用于定位并估算缺陷尺寸的椭圆技术。这种方法通过测量由缺陷引起反射回波的传播时间，以传感器网络中的每两个传感器为焦点来构建一组椭圆，几个椭圆相交的部分就是缺陷。 利用这些分析方法可以判断出缺陷的位置，但是结果不够直观，而且对缺陷的损伤程度不能做出定性分析。目前超声可视化技术已经开始在航空航天、冶金、压力容器等许多领域工业领域得到应用，通过测量分析声波在材料中的传播特性及其变化，利用信息处理技术、数据重构、扫描和成像技术，可以通过图像方式，可视化再现材料内部的缺陷、微结构以及材料的弹性性能。常规的超声扫描成像虽然能够较好实现缺陷的成像，但它费时费钱，不适合检测大型结构。超声导波具有沿传播路径衰减小，传播距离远的特点，在检测信号中还可以包含从激励点到接收点间的整体信息，适用方便。 目前常用的Lamb波缺陷可视化方法主要有两种，一种是基于超声CT技术用迭代重建技术进行的Cross-borehole成像方法。Prasad等[30]对使用这种方法对金属和复合材料平板的损伤进行了研究，通过用仿真和实验的手段对不同部位不同尺寸的损伤进行成像，但是这种方法需要大量的传感器，费时费钱。另一种方法是通过分析检测信号的时间域信息揭示出其空间域的信息，即将结构上每个点的对比度与响应信号的幅值相关联，得到缺陷的图像，对比度最大之处就为缺陷。研究表明，用低频激励信号时，通过改变频率和传感器尺寸，检测信号中只用A0和S0两种模态的Lamb波，而且A0模态的Lamb波占主要成分，可以认为检测信号是单一的A0波，通过计算其群速度以及传播时间，就可以使结构上的每个点与时域响应信号建立一一对应的关系。 (责任编辑：qin) |