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1、碩士學(xué)位論文基于超聲Lamb波的焊縫缺陷檢測(cè)過(guò)程仿真及方法研究RESEARCHONSIMULATIONANDMETHODOLOGYOFWELDDEFECTTESTINGBASEDONULTRASONICLAMBWAVE齊聰成哈爾濱工業(yè)大學(xué)2018年6月國(guó)內(nèi)圖書(shū)分類號(hào)：TG115.28學(xué)校代碼：10213國(guó)外圖書(shū)分類號(hào)：621.791.16密級(jí)：公開(kāi)工程碩士學(xué)位論文基于超聲Lamb波的焊縫缺陷檢測(cè)過(guò)程仿真及方法研究碩士研究生：齊聰成導(dǎo)師：遲大釗副教授申請(qǐng)學(xué)位：工程碩士學(xué)科、專業(yè)：材料工程所在單位：材料
2、科學(xué)與工程學(xué)院答辯日期：2018年6月授予學(xué)位單位：哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TG115.28U.D.C:621.791.16，DissertationfortheMastersDegreeinEngineeringRESEARCHONSIMULATIONANDMETHODOLOGYOFWELDDEFECTTESTINGBASEDONULTRASONICLAMBWAVECandidate：QiCongchengSupervisor：AssociateProf.ChiDazhaoA
3、cademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：MaterialsEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsSci.&Eng.DateofDefence：June，2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文摘要常規(guī)超聲波法在檢測(cè)大型環(huán)直焊縫時(shí)存在著近表面盲區(qū)、檢測(cè)效率低等問(wèn)題。與常規(guī)超聲波法不同，
4、超聲Lamb波衰減慢，傳播距離長(zhǎng)，從而克服常規(guī)超聲波法需要逐點(diǎn)掃描的弊端，同時(shí)無(wú)需大面積清除和復(fù)原防腐漆面和防寒包覆層，極大的提高檢測(cè)效率，并且使得檢測(cè)費(fèi)用大大降低。本文采用LS-DYNA對(duì)超聲Lamb波在焊縫中的傳播及與缺陷的作用過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值仿真。激勵(lì)信號(hào)中心頻率為0.5MHz，鋁板厚度為4mm。首先，研究了焊縫截面形狀變化對(duì)超聲Lamb波傳播過(guò)程的影響。當(dāng)焊縫余高增加時(shí)，聲場(chǎng)峰值能量先增加后減少，在焊縫余高1.2mm時(shí)達(dá)到最高。當(dāng)余高達(dá)到2.0mm時(shí)，回波波包時(shí)域?qū)挾茸儗?。?dāng)焊縫寬度增加時(shí)，聲
5、場(chǎng)峰值能量先增加后減少，在焊縫寬度15mm時(shí)達(dá)到最高，焊縫寬度不影響回波模態(tài)。其次，研究了鋁板曲率對(duì)Lamb波傳播過(guò)程的影響，發(fā)現(xiàn)曲率變化對(duì)Lamb波傳播過(guò)程及回波信號(hào)影響較小。最后，利用布爾操作構(gòu)造了不同位置的橫向槽狀缺陷、孔狀缺陷，并采用A0和A1模態(tài)Lamb波對(duì)其檢測(cè)過(guò)程進(jìn)行了仿真研究。結(jié)果表明：A0模態(tài)入射的Lamb波與缺陷作用的回波幅值與缺陷尺寸線性相關(guān)，可用以表征缺陷尺寸。A1模態(tài)缺陷回波幅值與缺陷尺寸不呈正相關(guān)關(guān)系，但對(duì)微小缺陷敏感。在Lamb波檢測(cè)實(shí)驗(yàn)中，在板厚4mm，焊縫余高1.6
6、mm，寬度12mm的試件上制作了不同種類、尺寸的人工缺陷，并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)研究。橫向槽狀人工缺陷實(shí)測(cè)信號(hào)與仿真結(jié)果有較好的一致性，從而證實(shí)了仿真的正確性。為了提高對(duì)缺陷的辨識(shí)能力，研究了探頭頻率對(duì)Lamb波回波信號(hào)的影響，確定了最佳檢測(cè)頻率為1.5MHz，A2模態(tài)可有識(shí)別孔徑3.0mm、孔深4.0mm的底面孔狀缺陷，檢測(cè)距離500mm，波高占滿屏12%。采用了短時(shí)傅立葉變換（STFT）及小波變換（WT）對(duì)Lamb波回波信號(hào)進(jìn)行時(shí)頻分析，確定了最優(yōu)的HAMMING窗口尺寸以及CMOR小波基的小波中心頻率
7、因子。結(jié)果表明：WT時(shí)頻分析結(jié)果中無(wú)關(guān)頻率干擾較少，回波信號(hào)頻帶窄。通過(guò)WT時(shí)頻分析，有效識(shí)別了高大于滿屏2%的缺陷，提高了雜波干擾下目標(biāo)信號(hào)的辨識(shí)能力。關(guān)鍵詞：超聲Lamb波；模擬仿真；缺陷檢測(cè)；時(shí)頻分析-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文AbstractThereareproblemssuchasnear-surfaceblindzoneandlowefficiencyinthetestingofLargegirthandstraightweldbyconventionalultrasonicm
8、ethod.Differentfromgeneralultrasonictesting,ultrasonicLambwavehassmallattenuationandlongpropagationdistance,anditcanovercomethedrawbacksofconventionalultrasonictestingrequiringpoint-by-pointscanning,anddoesnotrequiretimeandefforttoclear
