基於蘭姆波傳播特性的光聲學金屬薄板疲勞評估研究

《基於蘭姆波傳播特性的光聲學金屬薄板疲勞評估研究》是依託南京航空航天大學，由林瑋擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於蘭姆波傳播特性的光聲學金屬薄板疲勞評估研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：林瑋
• 依託單位：南京航空航天大學

項目摘要

本研究基於在金屬疲勞情況下高階模式超聲蘭姆波的傳播特性由於彈性模量下降而造成的變化，建立反映金屬板缺陷、疲勞與蘭姆波相速度、衰減關係的數學模型。據此模型，通過雷射超聲無損檢測方法提出一種新穎的非接觸式金屬板疲勞評估方法- - 高階模式蘭姆波光聲學成像法。研究對因金屬板內部缺陷和損傷而造成的蘭姆波各階模式色散曲線的變化進行數值分析和實驗測量研究，根據其變化的顯著程度選擇合適的高階模式。通過單頻連續波雷射器激發該模式蘭姆波信號，採用雷射探針掃描檢測板中各點的振動情況，進而獲得由板中各單元衰減與相位變化等構成的特徵參量信息，最終通過特徵參量構建的矢量聲場反演薄板疲勞情況，從而實現非接觸測量。本工作結合了蘭姆波高階模式研究、光聲學無損檢測以及模式識別研究，具有成像精度高、對於金屬板厚度範圍限制小、可以實現遠距離實時線上測量的優點。研究結果可以揭示一種行之有效的研究板材內部結構的新型無損檢測方法

結題摘要

本課題在對蘭姆波的傳播特性由於金屬疲勞情況下而發生變化的機理進行研究的基礎上，建立反映金屬板缺陷、疲勞與蘭姆波相延時、衰減間關係的數學模型。據此模型，通過雷射超聲無損檢測原理提出一種新穎的非接觸式金屬板疲勞評估方法——高階模式蘭姆波光聲成像法。其原理是通過對蘭姆波傳播特性的變化進行理論分析和實驗測量研究，獲得因金屬板內部缺陷和損傷對其影響的函式關係，從而選擇合適的檢測模式。通過單頻連續波雷射器激發該模式蘭姆波信號，再採用雷射探針掃描檢測板中各點的振動情況，由此獲得由板中各單元幅度與相位信息構成的特徵參量，最終通過特徵參量構建的矢量聲場對金屬板的疲勞情況進行評估，實現非接觸無損測量。本工作結合了高階模式蘭姆波研究、光聲學無損檢測以及模式識別等方面研究，具有成像精度高、對於金屬板厚度範圍限制小、可以實現遠距離實時線上測量等優點。研究結果可以揭示一種行之有效的研究金屬板材內部結構的新型無損檢測方法。