金属薄板的超声兰姆波无损检测

超声兰姆波在铝合金薄板中的传播模式超声兰姆波是一种在固体材料中传播的一种波动现象。

它是由横向和纵向波动模式所组成的波动，具有很高的频率和较小的波长。

在铝合金薄板中，超声兰姆波的传播模式主要受到材料的力学性质和几何形状的影响。

本文将从超声兰姆波的传播原理、频率和波长、传播路径以及在铝合金薄板中的应用等方面进行探讨。

超声兰姆波的传播原理是基于声波在固体材料中的传播机制。

当超声兰姆波在铝合金薄板中传播时，会产生横向和纵向的振动。

横向波动模式是指波的振动方向与波的传播方向垂直；纵向波动模式是指波的振动方向与波的传播方向平行。

这两种波动模式在铝合金薄板中相互作用，形成了超声兰姆波的传播。

超声兰姆波的频率和波长与铝合金薄板的力学性质和几何形状相关。

频率越高，波长越短，相应的材料的力学性能要求也就越高。

铝合金薄板的厚度、密度、材料弹性模量等参数可以影响超声兰姆波的传播路径和传播速度。

当超声兰姆波遇到材料界面或几何形状的不连续性时，会发生反射、折射和散射现象。

通过对这些现象的研究，可以获取铝合金薄板的力学性质和几何形状等信息。

在铝合金薄板中，超声兰姆波有着广泛的应用。

例如，在无损检测中，可以利用超声兰姆波检测铝合金薄板的内部缺陷，如裂纹、气孔等，并评估其对材料性能的影响。

此外，超声兰姆波还可以用于材料的质量控制和质量评估，如材料强度的测试、薄板的厚度测量等。

此外，超声兰姆波还可以用于材料的成型和加工过程中的实时监测，以优化加工参数和提高产品质量。

为了实现超声兰姆波在铝合金薄板中的传播，需要采用适当的超声探头和传感器。

超声探头通常由压电晶体制成，可以将电能转换为声能和声能转换为电能。

传感器可用于检测超声兰姆波的信号，并将其转换为电信号进行处理和分析。

除了超声探头和传感器外，还需要适当的信号处理和分析设备，以提取和分析超声兰姆波的信息。

总之，超声兰姆波在铝合金薄板中的传播模式是由横向和纵向波动模式组成的一种波动现象。

基于Lamb波的铝板无损检测方法试验研究张霰;孔正义;吴涛;柳超;曹现雷;王彦【摘要】通过在铝板上打孔来模拟铝板中的裂缝缺陷,分别在正向、反向上激励出Lamb波,采用一发一收法,研究缺陷前后薄铝板中的Lamb波信号变化.通过对比分析,提出了基于皮尔逊相关系数法的无损判定方法,为工程中的铝结构提供了一种快速而有效的无损检测方法.%The crack was made in the aluminum sheet to simulate the crack defects. Lamb waves were inspired in forward and reverse direction,and pitch-catch technique was utilized. The signals before and after crack was compared,and a nondestructive detection method based on is proposed. Hence,it will provide a fast and effective way to detect the cracks on the aluminum sheet.【期刊名称】《新型建筑材料》【年(卷),期】2017(044)009【总页数】4页(P146-149)【关键词】铝板;无损检测;Lamb;皮尔逊相关系数【作者】张霰;孔正义;吴涛;柳超;曹现雷;王彦【作者单位】安徽省电力公司经济技术研究院,安徽合肥 230022;安徽工业大学建筑工程学院,安徽马鞍山 243032;六安职业技术学院信息与电子工程学院,安徽六安 237158;中国建筑东北设计研究院有限公司,辽宁沈阳 110006;安徽工业大学建筑工程学院,安徽马鞍山 243032;安徽工业大学电气与信息工程学院,安徽马鞍山243032【正文语种】中文【中图分类】TU512.4由于铝结构具有质轻、耐腐蚀性能好、施工安装方便等优点，在工程中得到了广泛的应用[1]。

薄板对接焊缝超声波探伤方法的对照洛阳市锅炉压力容器李清立关虹（洛阳锅炉压力容器检验所河南洛阳471000）一、前言在用压力容器中，一、二类在用压力容器检验中遇到了大量的板厚小于8mm以下的薄板对接焊缝的探伤。

按照关于《在用压力容器检验规程》的规定，对于焊接埋藏缺陷的检查，可以采用射线探伤或超声波探声抽查。

但这些容器很大一部分无人孔不能进入容器内部，按其现场条件和容器安装条件，无法采用双壁单投影射线探伤，只能采用超声波探伤，如果采取超声波探伤，又无适用的探伤标准，目前用于钢焊缝探伤的GB/T4730—2005《锅炉和钢制压力容器对接焊缝超声波探伤》和GB11345—89《钢焊缝手工超都必须波探伤方法和控伤结果分级》标准又只适用于8mm以上的钢焊缝探伤。

对于8毫米以下的薄板对接焊缝控伤，是否可以参照以上二个标准？本题就这个问题进行一系列实验，试验结果如下：二、试验内容与结果1、对比试块人工缺陷的选择参照GB/T4730—2005、标准以及ZBE98001—88《常压钢质油罐焊缝超声波探伤》标准，我们制作了板厚为6mm 的薄板试块，人工缺陷为 2×0.5×0.5×20和0.6×300长横槽三种，通过，我们选用了板厚6mm 的2×201）。

用CTS —22型超声波探伤仪。

5P9×9K2探头，制作的距离一波幅曲线。

如图（2）和表（1）。

图（1）表（1）4020 20 40 60 P图（2）2、距离——波幅曲线灵敏度的确定为了使检验8mm以下薄板焊缝时，不离开国家现有标准。

我们参照GB/T4730—2005标准和GB11345—89标准的精神，确定距离——波幅曲线灵敏度，见表（2）表（2）3、缺陷的定位8mm以下的薄板焊缝超声波探伤，在焊板一侧进行探伤时，为了能扫查整个焊缝截面，一般要采用多次反射法，如图（3）所示，根据几何三角形原理，多次反射法缺陷位置的确定可由下式计算。

金属板裂纹缺陷的超声Lamb波和SH 波监测与评估技术研究金属板裂纹缺陷的超声Lamb波和SH波监测与评估技术研究摘要：金属板裂纹的生成和扩展对于机械结构的性能和寿命有着重要影响。

因此，如何进行有效的监测和评估是至关重要的。

本文通过研究超声Lamb波和SH波在金属板中的传播特点，探究了其应用于裂纹缺陷监测和评估的可行性。

实验结果表明，Lamb波和SH波在金属板中的传播具有较好的灵敏度和分辨率，且能够有效地检测裂纹的存在和位置。

同时，本文还探究了不同类型裂纹对Lamb波和SH波的影响，并提出了相应的评估方法。

研究结果表明，本方法能够在不损伤被测对象的情况下进行裂纹缺陷监测和评估，具有很高的实用价值和推广价值。

关键词：金属板；裂纹缺陷；超声Lamb波；SH波；监测；评估一、引言金属板是机械结构中常用的零部件之一，其性能和寿命直接影响机械结构的安全稳定性。

然而，在金属板使用过程中，由于各种因素的影响，如应力、磨损、腐蚀等，常常会出现裂纹缺陷。

裂纹的生成和扩展对金属板的力学性能和寿命造成了严重的影响，因此如何进行有效的裂纹缺陷监测和评估是非常重要的。

超声检测技术已经成为一种较为成熟的非损伤性检测方法，其原理是将高频声波引入被测对象中，从被测对象中反射回来的信号来检测缺陷。

其中，Lamb波和SH波是两种常用的声波模式。

Lamb波是一种横向波，沿着金属板的表面传播；SH波是一种剪切波，沿着金属板的厚度方向传播。

Lamb波和SH波具有较高的传播速度和较好的穿透能力，能够有效地检测金属板中的缺陷信息。

本文通过研究超声Lamb波和SH波在金属板中的传播特点，探究了其应用于裂纹缺陷监测和评估的可行性。

实验结果表明，Lamb波和SH波在金属板中的传播具有较好的灵敏度和分辨率，且能够有效地检测裂纹的存在和位置。

同时，本文还探究了不同类型裂纹对Lamb波和SH波的影响，并提出了相应的评估方法。

研究结果表明，本方法能够在不损伤被测对象的情况下进行裂纹缺陷监测和评估，具有很高的实用价值和推广价值。

钛合金薄板Lamb波检测的有限元分析张博南;霍宇森;吴迪;滕永平;吴海燕【摘要】超声Lamb波广泛应用于板状材料的无损检测领域.半解析有限元法是求解导波在复杂介质中频散问题的一种计算方法.利用半解析有限元法推导了Lamb 波在大型TC4钛合金薄板中传播的理论模型,分析了导波的特点,并选取S0模式对钛合金薄板进行了人工缺陷检测.实验选取S0模式的导波分别对深度为钛合金板厚5％和10％的缺陷进行线性扫描检测,结果显示在有缺陷的地方会出现明显的回波信号.结论表明,Lamb波传播距离远,且覆盖整个金属板,可用于大型板材缺陷的无损检测.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2015(037)010【总页数】5页(P64-68)【关键词】兰姆波;有限元分析;超声波检测【作者】张博南;霍宇森;吴迪;滕永平;吴海燕【作者单位】北京有色金属研究总院,北京100088;北京交通大学理学院,北京100044;北京交通大学理学院,北京100044;北京交通大学理学院,北京100044;北京有色金属研究总院,北京100088【正文语种】中文【中图分类】TB559;TG115.28钛合金是一种比较难加工的特种材料，具有强度高且密度小，力学性能好，韧性和抗蚀性强的优点,是航空航天和兵器工业中广泛使用的一种重要的新型结构材料。

但是,钛的工艺性能差，抗磨性能低，切削加工困难，钛合金薄板在加工过程中非常容易吸收杂质或产生划伤、结疤、气孔、夹层等缺陷，导致表面出现夹杂物或凹坑等质量问题[1-3]。

钛合金薄板在实际缺陷检测时,通常采用C扫描成像法。

该方法速度慢，效率较低，检测大型工件较费时。

而导波能在介质中长距离传播，采用线扫描方法可实现对大型钛合金板表面或内部缺陷的快速检测。

目前,导波已成为超声检测领域研究的热点，主要应用于大型板壳、管道和铁轨的检测[4-6]。

笔者利用半解析有限元法，着重对TC4钛合金薄板中导波的特性、理论模型进行分析,并对缺陷进行检测试验与验证。

2010年第24卷第3期测试技术学报V ol.24　N o.3　2010 (总第81期)JOURNAL OF TEST AND MEASUREMENT TECHNOLOGY(Sum N o.81)文章编号:1671-7449(2010)03-0259-06薄板腐蚀缺陷兰姆波成像检测的有限元模拟魏运飞,卢　超(南昌航空大学无损检测技术教育部重点实验室,江西南昌330063)摘　要:　基于A0模式兰姆波对薄板腐蚀缺陷进行成像检测,在频率一定时,由于腐蚀造成板厚的改变将进一步影响检测兰姆波速度的变化,通过检测兰姆波波速的变化可以对板材腐蚀类缺陷进行监测.根据A0模式兰姆波的频率特征,测量发射探头与接收探头之间的兰姆波走时,结合波的实际传播路径,计算出实际检测兰姆波的速度,采用联合迭代重建技术(SIR T)对走时数据进行群速度图像重建.基于有限元数值方法,采用A0模式兰姆波对薄铝板中的腐蚀类缺陷进行模拟检测,给出了成像检测结果.关键词:　薄板;兰姆波;腐蚀缺陷;有限元模拟;SIRT中图分类号:　T G115.28;O242.21 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1671-7449.2010.03.014Finite Element Modeling of Corrosion Image DetectionUsing Lamb Wave in Thin PlateWEI Yunfei,LU Chao(K ey L ab of N ondest ructiv e T esting,M inistr y of Educa tio n,N anchang Hang ko ng U niver sity,N anchang330063,China)Abstract:　T his paper is on image detection conducted by A0m ode Lamb w ave in thin plate corrosion defect.At a given fr equency,ow ning to the influence of the plate thickness caused by corro sion on the velocity of the Lam b w ave,thin plate corr osion defect can be m onitor ed through the velocity of the Lamb w ave.Due to the disper sive proper ty of the A0mode Lam b w av e,w ith measurement o f tr av el times o f ultrasonic Lamb wave betw een the tr ansmitting and the r eceiving transducers,consideratio n of actual ray paths and calculatio n of the v elo city o f the Lamb w ave,SIRT is applied to the group velocity imaging reco nstructio n for the g iven set of arrival times.Based on Finite Element m ethod,simulation testing is in pro gress under the effects of A0mo de Lamb wav e o n the ero sion/co rrosion in thin aluminum plate and imaging detection results are g iven in details.Key words:thin plate;lamb wav e;co rrosion detectio n;finite elem ent m odeling;SIRT收稿日期:2009-11-29　基金项目:航空科学基金资助项目(2007ZF56013);江西省自然科学基金资助项目(2008GZW009)　作者简介:魏运飞(1984-),男,硕士生,主要从事超声无损检测研究通信作者:卢超(1971-),男,教授,博士,主要从事无损检测及信号处理研究.0　引　言在石油、天然气、化工和石化行业中,许多大型容器和储罐常用来储存带有腐蚀性液体或气体,其内壁极易被腐蚀变薄而影响使用寿命[1].常规的超声波检测法主要是利用超声波的脉冲反射原理来测量管壁受蚀后的厚度,然而在液体或气体不排空的情况下,容器内壁的大部分腐蚀缺陷很难被检测到.因此,需要一种快捷方便的无损检测方法对这种隐藏并无法接触到的腐蚀缺陷进行在役检测.由于兰姆波在板中传播时声场遍及整个壁厚,传播距离较长并且衰减较小,因此兰姆波常用于板状材料的检测.张海燕等[2]利用兰姆波层析成像技术检测了薄板中横穿孔缺陷,采用的是代数重建方法(ART).根据CT理论,ART算法每次迭代只用到一条射线,如果这一条射线投影包含误差,则所得的解也引入了误差[3].兰姆波CT成像中走时的提取不可避免地存在着误差,甚至某条射线投影数据失真.另外,ART算法对速度初值的依赖性很强,兰姆波的频散特性及多模式决定了其速度很不稳定,很难估计出初值.本论文中基于兰姆波成像检测方法检测铝板中板厚变薄的腐蚀类缺陷.以有限元为平台,模拟纵波直探头激发兰姆波,传统兰姆波激发使用的是一定角度的斜探头,斜探头声场具有指向性,在跨孔扫描时需偏移探头,使发射、接收对齐在一条线上,这显然加大了控制难度.重建算法采用的是联合迭代重建技术(SIRT),采用SIRT算法旨在使重建图像对测量误差不敏感.SIRT方法比A RT方法的迭代收敛性好,收敛速度快,对初值的精度要求不高.兰姆波的产生和传播在实际的边界条件下是一个复杂过程,有限元分析方法提供了一种途径.尤其在成像方法研究过程中,有限元的灵活性更为明显.在探头选取、工件类型及缺陷形状等选择方面,建立数学模型后,可以方便地改变各种参数来进一步的研究,或对已有的工艺参数进行优化,进而大大节约了反复实验的成本,有限元模拟能为检测方法的研究和实物实验提供参考依据.也因此被称为是理论和实验之间的桥梁[4].兰姆波可在结构的一点发射,另一点接收,对感兴趣的检测区域沿不同方向扫描,得到多源发射-多源接收的兰姆波投影数据,利用这些不同方向的投影数据可以重建缺陷区域的图像.本文基于有限元模拟的方法,采取一发一收的方式,对发射换能器和接收换能器之间超声波信号进行了研究.根据声波层析成像原理,求解方程,通过离散化处理,寻求声波射线与对应慢度群速度的倒数的关系,建立数学模型,然后采用代数重建方法求解,实现了铝板中腐蚀缺陷的定量无损评价.1　兰姆波的传播特性及模式选择兰姆波是在激励声波波长与板厚尺寸为相同数量级时,由横波和纵波于固体声波导中合成的特殊形式的应力波.板表面自由态边界条件兰姆波频率特征方程为 对称模式4p q tan f dc pq+(p2-1)2tanf dc pp=0,(1a) 反对称模式(p2-1)tan f dc p q+4p q tanf dc p p=0,(1b)式中:p=[(c pc s)2-1]1/2;q=[(c pc l)2-1]1/2,c l=6260m/s,c s=3080m/s;c p为兰姆波相速度;c l和c s分别为板纵波和横波的传播速度;d为板厚;f为兰姆波频率.在本论文中采用的点源激发,提取速度的变化作为特征量.采用低频纵波直探头垂直激发A0模式,通过测量走时得到兰姆波的群速度.由于兰姆波本身的频散特性决定A0模式的传播速度在固定频率情况下,受板厚影响较大.从而由腐蚀变薄的缺陷能够通过速度的变化反应.A0模式的选择:兰姆波存在着多种模式,对称模式(S0,S1,S2,…)和非对称模式(A0,A1,A2,…). 260测试技术学报2010年第3期表1　探头频率0.5M Hz ,铝板板厚与A 0模式群速度的理论计算值T ab .1　T he relation ship betw een the alum inum thick nes s and th e group velocity ,w hen the trans ducer frequen cy is 0.5M Hz 板厚/mm 群速度/m ・s -1板厚/mm 群速度/m ・s -10.21772.48730.72678.26520.32077.65530.82761.86660.42291.87460.92832.39010.52453.0140 1.02885.35920.62583.4659通过求解兰姆波特征方程,得到频厚积与群速度的对应关系如图1所示.图2中A 0模式群速度随着频厚积的增大逐渐增大,当换能器的频率固定时,群速度的变化能反映板厚的变化,可把群速度作为检测腐蚀板厚变化的特征值[5-6].表1为频率0.5M Hz 时,铝板厚度与群速度的对应值,从表中理论计算可知,板厚细微变化都会导致群速度的较大变化.基于此,本论文选择激发低频脉冲信号并提取的是A 0模式.图1　铝板群速度频散曲线Fig .1　Dispersion curves of g roup velocityin thin aluminu m p late图2　A 0模式群速度频散曲线Fig .2　Th e dispersion relation ofA 0m od e w ave2　腐蚀缺陷成像方法2.1　层析成像方法将板的成像区域均匀地布上网格,探头采用一发一收,并按跨孔扫描方式,如图3所示,从网格上端和左侧发射,下端和右侧接收.探头发射的Lamb 波从各个网格中经过,根据各网格lam b 波速度值成像.即当铝板无缺陷,各个网格中的速度基本相同,当存在缺陷,缺陷处网格中的速度不同于无缺陷处的速度,据此成像.如图3所示.图3　跨孔扫描原理图Fig .3　Schem atic of cross hole s canning从接收探头所接收的信号中提取Lamb 波走时T i ,根据方程T i =∑nj =1Lij*S j ,(2)式中:L ij 为第i 条射线在第j 个网格中实际长度;S j 为第j 个网格的慢度,即速度的倒数;T i 为第i 条射261(总第81期)薄板腐蚀缺陷兰姆波成像检测的有限元模拟(魏运飞等)线的走时[7-8].T i -tt i =∑nj =1Lij*(S j -ss j ),(3)式中:tt i 为无缺陷时计算的理论走时;T i 为实测走时;ss j 为无缺陷时理论慢度(速度的倒数),即最终求解的方程T 1 T i T m=L 11…L ij …L 1n L i 1…L ij …L in L m 1…L mj…L mn* S 1 S j S n.(4)M 条射线,n 个网格.求解此方程,将 S 的值按m *n 赋予各网格,取倒数得速度矩阵,即可成像[9].2.2　L ij 的求解L ij 的求解.每个网格中,各条射线实际走的长度.检测板厚发生改变的缺陷应用直线模型,假设Lamb 波沿直线传播,忽略介质的不均匀性对声场的影响.具体思路:1)以网格左下角为原点,建立坐标轴;各网格点坐标和探头位置坐标已知.2)根据发射和接收探头的坐标,可建立该射线的直线方程,求出直线与各网线的交点.此时,取y =0,1,…,14,求x ,可得15个点;取x =0,1,…,14,求y ,可得15个点(有重点).取y 值为[0　14]有效,并按从大到小降序排列.3)求解后一点与前一个点距离,并将距离放到所在网格中.2.3　联合迭代重建技术求解方程ART 算法每次迭代只用到一条射线,迭代求解时易引入了误差.兰姆波CT 成像中走时的提取不可避免地存在着误差.另外,ART 算法对速度初值的依赖性很强,兰姆波的频散特性及多模式决定了其速度随频厚积变化,很难估计出初值.基于此,这里采用地震CT 原理中的联合迭代重建技术(SIRT )求解方程.此方程组为m 个方程n 个未知数,随m 和n 值不同,超定或欠定方程组,另外,L 矩阵中存在大量的零值,即此方程组为严重病态方程组.采用联合迭代重建技术(SIRT ),在每轮迭代过程中,用式(5)将全部数据的误差依次对没一个单元网格进行修正Sk +1j^=S k j ^+u∑mi =1Lij[(t i -t k i^)/∑nj =1L ij ]∑mi =1Lij,(5)式中:u 为松弛因子,在求慢度平均值Sk +1j^时,利用前一轮的近似值S k j ^修正单元网格的慢度.式中右侧第二项为通过j 单元网格所有测线的修改量的加权平均.由式(5)可见,SIRT 算法中每个像素的校正值是通过该像素的所有射线和的误差值之累加,而不是只与一条射线有关.这是SIRT 算法能有效地抑制测量数据中噪声的根本原因.由于每一像素的校正值是所有通过该像素的射线的共同贡献,因此,一些随机误差就被平均掉了[10].3　有限元模拟1)模型的建立.用A BAQU S /Explicit 瞬态动力分析进行板中超声波传播的数值模拟,材料:铝,杨氏模量E =75GPa,泊松比 =0.33,密度!=2800kg /m 3,模型长50mm ,宽50mm ,厚1m m,人工262测试技术学报2010年第3期图4　激励信号及频谱Fig .4　W avefor m of excitation signal an d frequency s pectrum腐蚀缺陷长8m m ,宽6m m ,深0.5mm .网格类型采用C 3D 4单元.步进时间0.05∀s(采样频率20M Hz).探头频率0.5MHz,在无腐蚀缺陷的表面垂直施加瞬时压力模拟入射纵波.低频纵波直探头垂直激发时,理论上兰姆波应该存在S 0和A 0模式,经二维傅里叶模式识别鉴定,S 0模式能量很小,可不予考虑[11].在此频厚积下,A 0模式的群速度的理论值为2.885km /s (见表1).上端边界布置发射探头,下端布置接收探头,探头步长2.2mm ,左端和上端各边14个发射位置,下端和右端各14个接收位置,共采集14*14组信号.2)激励信号.采用通过高斯函数调制的正弦信号.信号函数f (t )=e -(t -#2)2/ 2 sin(2 f t)0<t ≥#,0t >#,(6)式中:#为信号的脉冲时间,脉冲取三个周期,信号如图4所示.本文在模拟时,采用0.5M Hz 频率信号,其信号频谱如图4所示.图5　探头接收的兰姆波信号Fig .5　Received s ignal ofL amb w aves图6　有腐蚀缺陷的铝板的A 0模式走时Fig .6　T ravel time of A 0m ode Lam b w ave with the erosion/corrosion in th in alu minum plate3)接收数据.由于在各边14个收发位置,以上端为发射位置,下端为接收位置,共可采集14×14图7　兰姆波腐蚀缺陷成像检测效果Fig .7　T he recons truction res ults of corrosion image Detection us ing Lam b w ave组走时数据.左侧激发右侧接收时亦可采集14×14组数据.在进行层析成像时共有2×14×14=392组数据.图5为探头频率为0.5M Hz,穿过成像区域的兰姆波波形图.图6给出的是每条兰姆波射线从发射点到接收点的传播时间(走时).将发射探头接收探头之间的区域布上64*64的网格,网格的边长为0.5mm 运用上述成像方法,成像效果如图7所示.在有限元模拟中建模的人工腐蚀缺陷长8mm,宽6m m,深0.5m m,图7(a )为实际缺陷的尺寸和位置图,在X 轴Y 轴分别占了16和14个网格.图7(b )为基于SIRT 算法兰姆波成像检测效果图.通过对比,也基本能反映缺陷大小和位置.263(总第81期)薄板腐蚀缺陷兰姆波成像检测的有限元模拟(魏运飞等)264测试技术学报2010年第3期4　总　结兰姆波在大型板类结构的快速扫描方式使其在工业无损检测中具有广泛的应用前景.然而,由于其复杂的传播机理,直接对波形进行判断还存在一定的困难.本文通过理论分析了A0模式兰姆波检测的可行性,应用跨孔扫描的兰姆波层析成像技术检测腐蚀缺陷.基于有限元模拟的灵活性,模拟纵波直探头激发低频A0模式的兰姆波,提取发射探头与接收探头之间的兰姆波传播走时,采用地震CT原理中的迭代重建技术(SIRT)重建铝板中腐蚀缺陷的成像检测图像.对隐藏的厚度变薄的腐蚀缺陷的成像检测研究很少,本文的方法证实了成像检测腐蚀缺陷的可行性,但在成像效果仍有待进一步优化,下一步工作将是对比优化成像算法,并展开实验研究.参考文献:[1]　刘增华,何存富,吴斌,等.利用兰姆波对板状结构中隐蔽腐蚀缺陷的检测[J].实验力学,2005,6(2):166-170.L iu Z eng hua,He Cunfu,W u Bin,et al.Hidden cor ro sion detection in pla te-like st ructure using lam b w aves[J].Jour nal o f Exper imental M echanics,2005,6(2):166-170.(in Chinese)[2]　张海燕,周全,吕东辉,等.各向同性薄板中横穿孔缺陷的超声兰姆波层析成像[J].声学学报,2007,32(1):83-90.Zhang Ha iyan,Z hou Quan,L Dong hui,et al.U lt raso nic lamb wav e tomo gr aphy of thr oug h ho le flaws in isot ro pic thin plates[J].Acta Aco ustica,2007,32(1):83-90.(in Chinese)[3]　庄天戈.CT原理与算法[M].上海:上海交通大学出版社,1992:77-98.[4]　陈建忠,史耀武.超声检测过程的数值模拟[J].无损检测,2001,23(5):198-201.Chen Jianzhong,Shi Y ao wu.T he numerical simulatio n of ultr asonic t est ing[J].N ondestructiv e T est ing,2001,23(5):198-201.(in Chinese)[5]　P ei J,Y ousuf M I,D eger tekin F L.L amb w ave to mog ra phy and its applicatio n in pipe er osio n/cor ro sion mo nitor ing[J].R es.N ondestr Eva l,1996(8):189-197.[6]　Hinder s,M alya renko M K,Eug ene par ison o f double cr ossho le and fanbeam lamb wa ve ultraso nictomo gr aphy[C].A IP Conference Pr oceedings,2001,557:732-739.[7]　F ro mme P,Sayir M B.M ea sur ement o f the scat tering o f a L amb w av e by a t hr o ug h ho le in a plate[J].Journal o f t heA coustical Societ y o f Amer ica,2002,11(3):1165-1170.[8]　Hinders,L eonar d M K,Kev in m b wav e to mog r aphy o f pipes and tanks using frequency compounding[C].A IP Conference Pr oceedings,2005,760:867-874.[9]　张海燕,他得安,刘镇清.层状各向异性复合板中的兰姆波[M].北京:科学出版社,2008:138-156.[10]　马德堂.弹性波场数值模拟及井间地震初至波旅行时层析成像[D].西安:长安大学,2005.[11]　魏运飞,卢超,张在东.薄板声-超声检测时兰姆波传播模式的有限元模拟[J].无损检测,2009,31(7):520-524.Wei Y unFei,Lu Chao,Zhang Z aiDo ng.F inite element m odeling o f acousto-ultr asonic lamb w ave pro pag atio n mo de in thin plat e[J].No ndestr uct ive T est ing,2009,31(7):520-524.(in Chinese)。

超声无损检测技术在金属材料中的应用超声无损检测(UT)是一种重要的无损检测技术，广泛应用于金属材料的质量控制和安全评估。

它可以检测金属材料中的内部缺陷、裂纹和异物等问题，同时还可以对材料的性质和特性进行评估。

以下是超声无损检测技术在金属材料中的应用的一些方面。

首先，超声无损检测可用于检测金属材料中的内部缺陷和裂纹。

这些缺陷和裂纹可能是由于材料制造过程中的缺陷，或者是后期使用过程中的疲劳、应力、腐蚀等因素导致的。

通过超声波的传播和反射特性，可以对材料进行穿透式或反射式检测，从而检测到内部缺陷和裂纹的位置、大小和形状。

其次，超声无损检测可用于评估金属材料的性质和特性。

通过测量超声波的传播速度和衰减等参数，可以获得材料的弹性模量、厚度、密度等物理特性。

这些参数对于评估材料的质量和可靠性非常重要。

此外，超声无损检测还可以用于检测金属材料中的异物。

异物的存在可能导致材料的结构和性能变化，甚至对材料的可靠性和安全性产生负面影响。

通过超声波的传播和反射，可以检测到金属材料中的异物，如包括气孔、夹杂等。

超声无损检测技术在金属材料领域的应用非常广泛。

例如，在航空航天、核能、汽车制造等行业中，超声无损检测被广泛应用于材料的质量控制和结构评估。

在航空航天工业中，超声无损检测可以检测飞机发动机叶片、飞机机身和悬挂系统等关键部件中的缺陷和裂纹。

在核能工业中，超声无损检测可以用于评估核电站设备和管道中的腐蚀和疲劳情况。

在汽车制造业中，超声无损检测可以检测汽车发动机、悬挂系统和车身结构等部件中的缺陷和裂纹。

总之，超声无损检测技术在金属材料中的应用非常重要。

它可以检测材料中的内部缺陷、裂纹和异物，并评估材料的性质和特性。

这些信息对于确保金属材料的质量和可靠性至关重要，并对确保工业设备和结构的安全运行至关重要。

超声兰姆波在铝合金薄板中的传播模式超声兰姆波是一种机械波，其能够在铝合金薄板中传播。

它是由固体中的分子之间的振动引起的，传播速度较高，能够传递能量和信息。

超声兰姆波在铝合金薄板中的传播可以分为两种模式：剪切模式和纵波模式。

剪切模式是超声兰姆波的一种传播模式。

在这种模式下，铝合金薄板垂直厚度方向的振动分量为主导，同时伴有水平振动分量。

这种振动模式使得板材两侧的颗粒进行水平相对滑动，呈现出剪切变形的特点。

剪切模式的超声兰姆波在传播过程中，其能量主要集中在薄板的表面，能够有效地检测到表面缺陷，如裂纹、孔隙等。

这种传播模式在非破坏性检测中有着广泛的应用。

纵波模式是超声兰姆波的另一种传播模式。

在这种模式下，超声兰姆波的振动是垂直于薄板表面方向的。

这种振动模式使得铝合金薄板中的分子产生纵向振动，呈现出纵波的特点。

纵波模式的超声兰姆波在传播过程中，其能量主要集中在薄板的厚度方向，能够反映材料的弹性性质以及厚度的变化。

纵波模式的超声兰姆波在研究材料的物理性质以及评估其质量方面有着重要的应用。

从传播距离上来看，超声兰姆波可以在铝合金薄板中传播较长的距离，传播距离与波长和频率有关。

通常情况下，对于频率较高的超声兰姆波，其传播距离相对较短；而对于频率较低的超声兰姆波，其传播距离较长。

超声兰姆波传播的速度与材料的密度、弹性模量以及波长有关。

在铝合金薄板中，超声兰姆波的传播速度较高，通常在3~7km/s之间。

传播速度的高低与材料的物理性质有关，高密度和低弹性模量的材料传播速度较快。

超声兰姆波在铝合金薄板中的传播模式对于材料的非破坏性检测和评估具有重要意义。

通过检测和分析超声兰姆波的传播特性，可以判断材料的质量和性能，并能及时发现潜在的缺陷，提高材料的使用寿命和可靠性。

总结而言，超声兰姆波在铝合金薄板中的传播模式主要有剪切模式和纵波模式。

剪切模式的超声兰姆波能够有效地检测到表面缺陷，而纵波模式的超声兰姆波则能够反映材料的弹性性质以及厚度的变化。

薄板结构中Lamb波的检测与仿真刚铁;刘强【摘要】MARC finite element software was used to obtain the single mode A0 and S0,which was achieved by loading displacement based on the distribution of different mode wave structures in finite element model.In addition,the propagation process of A0 and S0 mode wave in2mm sheet was simulated,and the diagram between the reflection coefficient of defect echo and defect size was also drawn.And then,the simulation results were verified by the practical experiment.The results showed that the excitation of single mode Lamb wave could be achieved by the displacement loading of wave structure.It was feasible to estimate the defect size combined with finite element method.The sensitive degree of different vibration modal on defect size was different.The A0 mode was sensitive on defect size,whereas the defect size was unable to be identified by S0 mode.%利用MARC有限元软件,按不同模式波结构分布在有限元模型上进行位移加载,得到了单一的A0,S0模式.同时,模拟了A0,S0模式在2mm薄板中的传播过程,绘制了缺陷回波反射系数与缺陷尺寸的关系图,并对模拟结果进行了试验验证.试验结果表明:采用波结构位移加载方式能够激励出单一模式Lamb波,结合有限元方法识别缺陷尺寸具有可行性,且不同振型模式波对缺陷尺寸敏感程度不同,其A0模式对缺陷尺寸敏感,而S0模式难以识别缺陷尺寸.【期刊名称】《无损检测》【年(卷),期】2013(035)007【总页数】5页(P24-28)【关键词】兰姆波;数值模拟;薄板;无损检测【作者】刚铁;刘强【作者单位】哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室,哈尔滨150001;徐州徐工基础工程机械有限公司,徐州 221004【正文语种】中文【中图分类】TG115.28超声导波检测法是近年来发展起来的一种快速、检测距离长、成本较低的无损检测方法［1］。

金属薄板的超声兰姆波无损检测一、本文概述随着现代工业的发展，金属薄板作为重要的结构材料，在航空、航天、船舶、汽车等领域得到了广泛应用。

然而，金属薄板在生产和使用过程中，往往会出现各种形式的缺陷，如裂纹、夹杂、未熔合等，这些缺陷会严重影响其使用性能和安全性。

因此，对金属薄板进行准确、快速的无损检测，成为了工业生产中不可或缺的一环。

超声兰姆波无损检测技术是一种新兴的无损检测方法，具有检测速度快、灵敏度高、穿透能力强等优点，特别适用于金属薄板的检测。

本文旨在介绍超声兰姆波无损检测技术在金属薄板中的应用原理、检测方法、信号处理及缺陷识别等方面的研究现状和发展趋势，为金属薄板的无损检测提供理论和技术支持。

本文将详细阐述超声兰姆波在金属薄板中的传播特性，包括兰姆波的激发、传播和接收原理，以及兰姆波与缺陷的相互作用机制。

介绍基于超声兰姆波的金属薄板无损检测方法，包括检测设备的选择、检测参数的设置、检测过程的优化等。

再次，探讨超声兰姆波信号的处理技术，包括信号处理的基本原理、信号处理算法的选择和优化等，以提高缺陷识别的准确性和可靠性。

总结超声兰姆波无损检测技术在金属薄板中的应用现状，展望其未来的发展趋势和应用前景。

通过本文的研究，旨在为金属薄板的超声兰姆波无损检测提供全面、系统的理论指导和技术支持，推动该技术在工业生产中的广泛应用和发展。

二、超声兰姆波无损检测基本原理超声兰姆波无损检测是一种先进的无损检测技术，它利用兰姆波在金属薄板中的传播特性来进行缺陷检测和评估。

兰姆波是一种在板状结构中传播的弹性波，其特性使得它能够在金属薄板内部形成复杂的传播模式，从而有效地检测出板内的各种缺陷。

在超声兰姆波无损检测中，高频超声波被激发并注入到待检测的金属薄板中。

这些超声波在板内传播时，会受到板内缺陷的影响，如裂纹、夹杂、未熔合等。

当超声波遇到这些缺陷时，会发生反射、散射或模式转换等现象，导致波形的变化。

通过分析这些波形变化，可以推断出缺陷的位置、大小和类型。

基于超声高阶兰姆波的薄板应力测量技术研究
原帅;赵晓春;廖林;禤伟明;袁懋诞
【期刊名称】《压电与声光》
【年(卷),期】2022(44)1
【摘要】金属薄板结构在加工制造和服役的过程中,通常会伴随着残余应力和外部应力,过大的应力会使薄板产生变形,严重影响整体结构的正常工作。

应力状态的评价是判断工程构件是否安全和可靠的一项重要指标,超声应力检测法是一种有效的应力无损测量方法。

针对超声应力测量技术对薄板结构应力灵敏度不高且研究较少的问题,提出了一种基于超声高阶兰姆波的薄板应力测量技术。

首先,基于Bloch-Floquet边界和域约束的有限元特征频率法,研究了兰姆波各高阶模态的声弹性效应,选取应力敏感的兰姆波模态。

然后,搭建超声兰姆波应力测量系统,在特定频率激励A_(1)模态,并在均匀薄板中进行应力标定。

最后,在非均匀薄板中进行应力检测,成功检测出薄板中不同位置的应力,且最大应力误差为15 MPa。

结果表明,该文从理论和实验方面验证了超声高阶兰姆波的薄板应力测量技术,可以实现金属板材中的应力准确测量。

【总页数】7页(P144-150)
【作者】原帅;赵晓春;廖林;禤伟明;袁懋诞
【作者单位】内蒙古电力科学研究院;广东工业大学机电工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN65;TB551
【相关文献】
1.超声兰姆波在铝合金薄板中的传播模式
2.薄板声-超声检测时兰姆波传播模式的有限元模拟
3.基于电磁超声兰姆波的铝合金板材小缺陷检测技术研究
4.基于连续小波变换的薄板损伤空气耦合兰姆波成像检测
5.高阶模式兰姆波色散特性测量研究
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GB/T 2108-80薄钢板兰姆波探伤方法中华人民共和国国家标准GB/T 2108-80薄钢板兰姆波探伤方法--------------------------------------------------------------------------------------一、总则1本方法适用于厚度为0.5-4mm不锈耐酸钢、耐热钢、合金结构钢、碳素结构钢和高温合金钢等板材的超声波探伤。

注:有色金属合金可参照此方法检验。

2兰姆波(又称板波)探伤可采用接触法或液浸法。

二、一般规定3本方法用于检验板材内部的金属不连续性，如分层、夹渣、气泡等缺陷。

4耦合剂可用油或水等。

5为了保证探伤可靠性，板材必须平整，表面清洁、光滑，不应有油污、液点、麻坑、锈蚀和其他污物，也不应有因组织因素造成的杂波。

板材温度以5－40℃为宜。

6在现场使用的A型显示超声波探伤仪(以下简称“探伤仪”)，应避开强电磁场、强震动、腐蚀性气体、严重粉尘和强光照射，以保证其工作性能的稳定可靠和便于探伤人员观测操作。

7兰姆波探伤术语(1)兰姆波：在波长接近于板厚时，在板中由纵波和横波合成的一种特殊超声波。

(2)模式：由相速度（Cp）和板厚（d）同频率乘积决定的兰姆波振动型式，分对称型（Ｓ0、Ｓ1、Ｓ2-----）和非对称型（Ａ0、Ａ1、Ａ2------）。

(3)相速度：同相面的传播速度。

在板材探伤中，它是板厚同频率相乘积的函数。

用于计算入射角。

(4)群速度：波在色散介质内的传播速度。

(5)激发长度：压电晶体沿声束传播方向在板面上的投影长度。

三、探伤设备8探伤仪应满足下列要求：(1)有足够高的发射功率和足够宽的发射脉冲。

(2)仪器的频带特性应与探头相匹配。

(3)工作频率范围为0.63－10MHz。

(4)放大器总增益量大于100dB。

(5)带衰减器(精密度1dB)。

9探伤时可使用斜探头或可变角探头，其参数（如频率、入射角、晶片尺寸等）可按附录一参考选定。

专利名称：一种2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法专利类型：发明专利
发明人：杨志刚,郑磊,王洪玉,刘超,张磊,李德贵,杜丽颖申请号：CN201810534423.X
申请日：20180529
公开号：CN108918669A
公开日：
20181130
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种2×××系铝合金薄板兰姆波接触探伤方法，涉及一种铝合金薄板探伤方法。

本发明为了解决现有技术无法检出小于6mm的铝合金板材内部的组织夹杂和分层等冶金缺陷的问题。

方法：选择两个变角度超声波探头，制作对比试块，通过两个变角度超声波探头探伤角度差确定基准灵敏度，设定最大扫查间距和扫查轨迹，设定扫查速度，寻找预计缺陷位置，确定缺陷波，通过油波与缺陷波对比精确缺陷的位置。

本发明能够准确可靠检测出小于6mm的铝合金薄板缺陷，扫查过程中探头的声束覆盖了板材全部面积，能够保证不遗漏缺陷。

本发明适用于2×××系铝合金薄板探伤。

申请人：东北轻合金有限责任公司
地址：150060 黑龙江省哈尔滨市平房区新疆三道街11号
国籍：CN
代理机构：哈尔滨市松花江专利商标事务所
代理人：侯静
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金属铝板弯折形变积累的超声兰姆波无损检测李仕俊;廖非易;高敏;张胤;林媛【期刊名称】《电子元件与材料》【年(卷),期】2015(34)6【摘要】The formation and growth of fatigue cracks in structural materials is a crucial factor affecting their service life. Thus, it is important to detect the formation of the fatigue crack at the beginning and monitor its growth. Through the bending deformation simulation experiment, an approach by using Lamb wave was developed to detect the process from the accumulation of fatigue damages to the fracture of materials. By analyzing the dispersion curves and particle motion amplitudes of Lamb waves and comparing the theoretical and the actual group velocities, the characteristic mode packets under the optimum excitation frequency can be distinguished to evaluate the accumulation of the fatigues. And fast Fourier transform was used to reveal the energy distribution in frequency domain to detect damage accumulation. It is found that during the bending process from the fatigue accumulation to the appearance of micro-crack, the amplitude of A0 wave packet decreases. Especially, before the failure of materials, the amplitude decreases significantly.%材料结构中疲劳微裂纹的产生和扩展是影响其寿命的重要因素，在疲劳裂纹产生初期就将其检测出来对于提高结构安全性至关重要。

钢结构薄钢板焊缝的超声波检测发表时间：2019-03-22T10:28:26.890Z 来源：《防护工程》2018年第34期作者：吕帅[导读] 本文对钢结构焊缝的超声波检测中薄钢板（8mm以下）焊缝的检测难点进行分析，采用高频率，小晶片，大角度，短前沿的横波斜探头，配合高采样频率的超声波检测仪以直射波扫查为主的手动检测方案，取得了良好的效果。

中铁二十三局集团第二工程有限公司黑龙江齐齐哈尔 161000摘要:本文对钢结构焊缝的超声波检测中薄钢板（8mm以下）焊缝的检测难点进行分析，采用高频率，小晶片，大角度，短前沿的横波斜探头，配合高采样频率的超声波检测仪以直射波扫查为主的手动检测方案，取得了良好的效果。

关键词:薄钢板焊缝超声波检测超声波探头检测方法引言近年来，本公司承建的齐富增建二线、哈牡电气化改造及哈局平改立等工程项目施工中多包含跨线钢结构人行天桥，其中钢梁的部分焊缝的板厚都在6mm左右。

目前，钢结构焊缝的质量检测手段主要以超声波检测为主，依据《钢结构工程施工质量验收规范》GB50205-2001和《焊缝无损检测超声检测技术、检测等级和评定》GB/T11345-2013进行评定。

而GB/T11345-2013的适用范围仅适用于厚度≥8mm 的焊缝，对于＜8mm板厚的焊缝检测不能规范指导。

以往对于＜8mm板厚的焊缝检测多采用射线检测及渗透检测和磁粉检测，射线检测对于薄钢板有检出率高的优越性，但检测周期长，对现场检测环境要求高，以及对周边造成辐射影响等缺点，使得实际工作中很难采用。

而使用渗透检测和磁粉检测只能对表面开口性缺陷和近表面缺陷进行检测，不能完整的评价焊缝的焊接质量。

对于实际工作中遇到6mm板厚的焊缝，在超声波检测缺乏标准适用性的情况下，参考电力行业薄壁小径管超声波检测的方法，并结合以上工程中的实践对6mm板厚的超声波检测方法进行探讨。

1.薄钢板焊缝超声波检测难点钢板较薄，超声波声程短，受近场区影响，对缺陷波判断，缺陷的定性、定量带来困难。

超声波检测在金属材料无损检测中的应用研究随着工业自动化水平的提高以及制造业对产品质量的要求越来越高，无损检测技术也变得越来越重要。

而超声波检测技术，作为一种无损检测方法，因其高精度、高速度、易操作等优点，逐渐成为现代工业领域中的主要无损检测方法之一。

一、超声波检测涉及技术原理超声波是一种频率高于20 kHz的机械波，它在横波和纵波中，一般应用的是纵波。

在超声波检测中，超声波通过检测器和在被检测物表面的传声器发出，然后作用于被测物体中不同材料性质的变化处。

当超声波通过被检测物体时，被检测物体中材料性质的改变，会改变超声波的传播差异，从而形成异常波形信号。

利用这些异常波形信号，结合相关算法，可以判断被检测物体内部的缺陷或者理化性质等是否符合标准，以下简称为“缺陷”。

二、1.超声波检测在金属材料缺陷检测中的应用金属制品作为现代工农业生产中的重要材料，在制造、加工、使用等过程中都很容易受到环境、质量等因素的影响而形成缺陷。

超声波检测技术可以依据材料的不同性质，通过不同频率、速度的超声波在被检测物体中产生谐振，然后测出谐振频率的改变，从而判断材料中的缺陷。

相比其他一些非接触式检测技术，例如X射线、放射性同位素等，超声波检测在金属材料缺陷检测中具有极高的优势。

首先，超声波检测技术具有较高的空间分辨率，可以便捷地确定缺陷的位置和尺寸。

其次，超声波检测技术较为稳定，可以在高温、高压、恶劣环境下依然保持较好的检测表现。

而不像X射线在应用过程中，存在一定的辐射安全问题。

2.超声波检测在金属材料物理特性检测中的应用除了用于金属材料缺陷检测之外，超声波检测技术还可以用于探测金属材料的物理特性，例如硬度、拉力等。

在应用过程中，超声波采用刚性探头压模测试样，在不同载荷下对试验材料进行超声波检测，根据材料的固有基本力学性质，如弹性模量、杨氏模量等，最终计算出材料的硬度、拉力等物理特性参数。

不过，需要注意的是，金属材料的物理特性参数，实际应用中，还会受到金属材料的工艺、热处理等制造因素的影响，因此应用超声波检测技术进行物理特性检测时，需要针对金属物料的工艺过程进行相关标准化，并制定弹性模量和拉力等物理特性参数的检测标准。