基于超声导波的钢管杆件损伤探测模拟

摘要

为研究网架结构中钢管杆件损伤缺陷检测的问题，选择在杆端施加位移的方式进行有限元分析。考虑超声导波需要具有在特定频率范围内不发生频散的特征，选择L(0,2)模态超声导波开展无损检测。分析了适用于钢管无损检测的导波信号频率和信号周期特征，利用L(0,2)模态超声导波进行了不同圆周夹角的周向缺陷和不同长度轴向缺陷的导波检测。有限元分析结果表明，考虑多模态叠加和最大反射率的影响，频率为70 kHz周期为10的Hanning正弦信号激励的超声导波适用于钢管杆件的缺陷检测；当钢管缺陷宽度与深度不变时，周向损伤占圆周的比值与信号平均反射率成线性正比关系。对于杆件的轴向裂纹检测，可以利用信号反射率与裂纹宽度的关系进行对比判断。

关键词

超声导波 / 无损检测 / 网架结构 / 钢管杆件 / L(0,2)模态 / 周向缺陷 / 轴向缺陷

基金资助

国家自然科学基金（52078368、52038010）