【摘 要】
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厚度低于6 mm的薄板材在工业中应用最为广泛,然而薄板材在制造过程中不可避免的带来缺陷,因此需要对薄板材进行无损检测.但传统的无损检测技术易受外界环境干扰、对环境有污染等原因而限制他们在无损检测中的应用范围.而电磁超声检测技术(EMAT)由于无需耦合剂、检测速度快等优点而广泛应用于薄板材的无损检测.但是用于检测薄板的电磁超声兰姆波具有多模态和频散特性,从而限制了兰姆波的应用范围.为此,本文将研究影
【机 构】
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大连海洋大学 大连116023 大连理工大学 大连116024
【出 处】
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2016年度全国检测声学与物理声学会议
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厚度低于6 mm的薄板材在工业中应用最为广泛,然而薄板材在制造过程中不可避免的带来缺陷,因此需要对薄板材进行无损检测.但传统的无损检测技术易受外界环境干扰、对环境有污染等原因而限制他们在无损检测中的应用范围.而电磁超声检测技术(EMAT)由于无需耦合剂、检测速度快等优点而广泛应用于薄板材的无损检测.但是用于检测薄板的电磁超声兰姆波具有多模态和频散特性,从而限制了兰姆波的应用范围.为此,本文将研究影响兰姆波特性,从而消减多模态特性,激发单一模态兰姆波.本文主要基于有限元分析方法研究兰姆波的声场指向性,以及不同模态板波的群速度、相速度、位移幅值的变化趋势.仿真结果表明：激发频率在0.08～1 MHz时仅存在A0和S0模态,这两种模态在声轴线具有较强的声场指向性.当激励频率小于0.188 MHz时,仅存在A0模态.当激励频率大于0.45 MHz时,S0模态位移幅值逐渐增大且大于A0模态,在激励频率在0.64 MHz时S0模态位移幅值较大.通过对激发频率的选择可以有效的选择期望的兰姆波模态.但是由仿真结果可知,选择合适的激发频率虽然可以消减干扰模态的影响但是却没有完全消除.在此基础上,对洛伦兹力合力的方向进行研究,利用有限元软件分析当洛伦兹力方向变化时,对兰姆波模态质点位移幅值的影响.结果 表明：在0.64 MHz频率下,保持洛伦兹力大小不变,通过改变洛伦兹力方向,可以实现了兰姆波单一模态的激励.利用ANSYS有限元仿真软件对EMAT的电磁场和声场进行三维仿真,更直观的展现了兰姆波在薄板件中的传播过程,以及该频率下存在的兰姆波的模态及其幅值和群速度,可以为物理实验提供指导.同时,研究了兰姆波的声场指向性、多模态特性、频散特性也为超声换能器参数设计、兰姆波模态单一模态的激励、回波信号的分析提供了基本依据,在快速准确的电磁超声无损探伤方面具有重要的应用前景.
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