论文部分内容阅读
铝板在各个领域得到广泛的应用,但是由于其在生产过程中不可避免的会产生缺陷,必须对其进行无损检测,剔除不合格产品。电磁超声Lamb波检测技术作为近年来无损检测技术的研究热点,其本身具有很好的检测特性。但是,目前常见的电磁超声Lamb波检测设备并不能实现对诸如直径为1mm的通孔的小型缺陷的检测,检测精度低。此外,目前对于电磁超声Lamb波传播特性和与缺陷交互作用的研究,往往选择频厚积较低的工作点,缺乏对频厚积较高时的Lamb波传播特性以及和与缺陷的交互作用的研究。针对上述问题,本文开展了高频厚积Lamb波传播特性以及与缺陷交互作用的研究。针对高频厚积Lamb波存在三维时域仿真难度大,模型建立较为困难的问题,分析电磁超声技术在非铁磁性材料中激发出Lamb波的机理,提出基于ABAQUS软件的三维有限元时域声场仿真模型,为分析Lamb波与缺陷交互作用及设计高精度电磁超声Lamb波换能器奠定了基础。针对缺乏高频厚积电磁超声Lamb波与缺陷交互作用研究的现状,分析散射系数矩阵这一表征超声导波与缺陷交互作用结果的方法,建立三维时域声场仿真模型,分析不同频厚积的Lamb波对通孔型缺陷和槽型缺陷的交互作用。仿真结果表明,Lamb波在经过通孔型缺陷之后,声场能量不仅仅分布在声轴线上,在其他方向上也有较强分布,这一点在高频厚积情况下尤其明显。针对目前电磁超声Lamb波换能器检测精度低、对缺陷敏感度低的问题,分析了电磁超声换能器线圈工艺和板中Lamb波的激发条件,确定电磁超声Lamb波换能器激发出Lamb波的波长范围,并从中选取数个工作点,利用二维时域仿真和三维时域仿真分析各个工作点在板厚方向上的能量分布及缺陷敏感度,从中选取一个较为合适的工作点,并通过实验验证了该工作点对GJB3384中人工缺陷的敏感度。设计并制作了便携式电磁超声Lamb波检测系统。实验表明,该系统可以有效检测出直径为4mm的通孔型缺陷和深度为0.4mm、宽度为4mm的槽型缺陷,实现了GJB3384的检测要求。本文研究的电磁超声Lamb波与缺陷的交互作用及适用于薄铝板的电磁超声Lamb波高精度检测方法,能够将电磁超声Lamb波检测技术应用到薄铝板的高精度检测方面奠定良好的基础。