3.2.2定义单元类型 13

3.2.3实体建模与网格划分 13

3.2.4ANSYS的后处理——对有限元计算结果的提取和图形显示 14

3.3数值模拟过程 14

3.3.1模型的建立以及网格划分 14

3.3.2加载力函数 16

3.4复合材料夹层板的瞬态力学分析 23

3.4.1简谐激励 23

3.4.2本节小结 31

3.5本章小结 32

第四章结论与展望 33

4.1结论 33

4.2展望 34

致谢 35

参考文献 36

第一章 绪论

1.1复合材料无损检测的研究背景

随着科技的发展，各种复合材料已经相继出现，在各个行业领域的作用越来越突出。因为复合材料自身所具有独特的质量轻，强度高，易加工腐蚀，耐腐蚀等优点，因此成为不可或缺的材料应用于各个领域。目前其已逐渐取代一些传统材料，广泛应用于航空航天、桥梁、船舶、电子信息等领域[11]。

随着复合材料相继出现，其也被应用在各个行业领域之中，所以人们会去研究和探索各种各样的方法和技术去检测其强度，后来人们发现了超声波导波无损检测技术，这需要我们研究超声波导波在各种复合材料中的传播特性，与此同时，科学家们对这项技术的探索和研究也从未中断，仍在持续不断地进行中。

然而，当我们对其施加冲击等外力激励时，它们的内部结构可能会因为强度或者刚度原因受到各种外部影响而发生破坏。尤其是波这种反复加载的情况，还有极大的可能性发生疲劳破坏，这将对结构的稳定性造成很大的威胁。所以，为确保和提高产品质量，目前我们应用无损检测技术对各种复合材料进行无损检测意义重大。

1.2国内外研究现状

1.3导波在复合材料中的数值研究进展

过去已经使用脉冲激光产生的薄板导波来测量兰姆波模式的色散关系，从而确定材料的弹性特性。如果声波波长与膜厚度相当，则可以检测多导波模式，并且可以从实验色散曲线导出多个薄膜参数(厚度，模量等)。然而，由于光学聚焦在表面上的空间限制，由脉冲激光器产生的超声波导波的波长通常不小于5μm。因此，通常只有两种基本声学模式可以在无支撑的超薄膜(纳米范围内的厚度)上进行光声产生。

复合材料中波动方程的求解过程之所以具有很高的难度，是由我们施加的导波在激励在介质传播的时候的复杂性决定的。目前随着各种各样的先进技术日新月异，当我们对其施加不同的导波激励时，研究工作者可以根据建立的模型来进行数值模拟，最后根据模拟结果进行分析，与此同时根据比较的结果再研究它们各自的传播特征。

1.4导波检测复合材料夹层板的优越性

健康监测(SHM)是一个新兴的研究领域，多个应用在评估中关键结构的安全性和可靠性。典型的原位结构询问的SHM系统由a压电晶片有源传感器(PWAS)网络和数据采集与解释单元。PWAS在该系统是能够在薄壁中产生和检测Lamb波的小型表面安装收发器结构。作为导波，Lamb波可以长距离行走，振幅损失小，允许从单个位置检查大面积的薄壁结构。LAM波的SHM的一些例子包括铝板中的裂纹检测，复合板中的分层检测和腐蚀检测管。