一种用于平板减薄缺陷定量化检测的无参考SH导波方法技术

本发明专利技术公开了一种用于平板减薄缺陷定量化检测的无参考SH导波方法，利用无参考SH导波对平板进行缺陷重构，并给出缺陷具体位置以及形状，该方法包括：对总场进行模态分离，求解出所需SH导波模态的反射系数：求解无缺陷平板中格林函数，并给出远场的近似解：求解边界积分方程无参考的重构出平板中缺陷形状。本发明专利技术涉及定量化检测技术，本发明专利技术不需要事先参考缺陷大概位置，从理论出发直接推导出缺陷表达式，达到一次性检测整个构件，为超声导波定量化检测提供高效、精确的方案，在工程中有着重要应用价值，可一次性检测整个结构；可不去除涂装和绝缘层进行检测；无需复杂的旋转和走行装置；对缺陷有较高的敏感度和精度；低耗能和经济性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无损检测
，尤其涉及一种用于平板减薄缺陷定量化检测的无参考SH导波方法。
技术介绍
随着科学技术发展，在机械、建筑和航天航空业中对缺陷检测和评估要求越来越高，不再仅仅满足于缺陷位置和模糊形状的检测，而需要定量的给出缺陷准确位置和具体形状。工业中的常规无损检测与评估方法包括磁粉检测、射线检测、涡流检测、超声波检测等，其中超声波无损检测是一种应用广泛的检测方法。由于超声波频率高、波长短，可与结构中的微小特征——如缺陷、裂纹、脱层等——相互作用。然而，传统的超声波检测技术多是利用布置在结构表面的超声换能器收发体波，对材料内部或与接触面相邻的近表面进行缺陷检测，覆盖范围极为有限。对于大型构件，往往需要完整的栅格扫描来获得全面的信息，费时费力。且对于一些无法到达的区域一般无法实现检测。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于平板减薄缺陷定量化检测的无参考SH导波方法，旨在解决目前对缺陷检测和评估中不能定量的给出缺陷准确位置和具体形状的问题。本专利技术是这样实现的，一种用于平板减薄缺陷定量化检测的无参考SH导波方法，利用无参考SH导波对平板进行缺陷重构，并给出缺陷具体位置以及形状，该方法包括以下步骤：对总场进行模态分离，求解出所需SH导波模态的反射系数：利用弹性波不同模态之间的正交性，对总场进行模态分离，求解出所需SH导波模态的反射波位移的幅值，将反射波幅值比入射波幅值得到反射系数；求解无缺陷平板中格林函数，并给出远场的近似解：结合平板上下边界牵引力自由边界条件和波动方程，求解无缺陷平板中格林函数，并给出格林函数远场的近似解；求解边界积分方程无参考的重构出平板中缺陷形状，由动力学互易定理和格林函数远场的近似解，结合提取的反射系数，重构出边界积分方程，再根据高斯定理求解出缺陷表达式。进一步，所述对总场进行模态分离，求解出所需SH导波模态的反射系数方法为：首先求解出无缺陷平板中SH导波的位移表达式，质点的位移u沿反平面方向(x3)，建立波动方程结合平板上下界面牵引力自由的边界条件，解出平板中SH导波位移表达式：其中是传播方向的波数，b为半板厚，ω为圆频率，其中μ为剪切模量，ρ为材料密度，n＝0，2，4...为对称模态，n＝1，3，5...为反对称模态，省略了时间的简谐项eiωt；其次，根据导波不同模态具有正交性，取平板中SH导波的两种模态，分别记为和可以得， ( ξ j * - ξ i ) ∫ - b + b ( u ~ i τ ~ j * - u ~ j * τ ~ i ) dx 2 = 0 , ]]>其中“*”是共轭符号，检测缺陷时，传感器接受的是总场信息 ( u ~ t o t = Σ i A i u ~ i , τ ~ t o t = Σ i A i τ ~ i ) , ]]>对包含各种模态难以直接利用的要依据模态正交性提取所需模态的幅值(Ai)，结合上述公式 A i = ∫ - b + b ( u ~ t o t τ ~ i * - u ~ i * τ ~ t o t ) dx 2 ∫ - b + b ( u ~ i τ ~ i * - 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于平板减薄缺陷定量化检测的无参考SH导波方法，利用无参考SH导波对平板进行缺陷重构，并给出缺陷具体位置以及形状，其特征在于，该用于平板减薄缺陷定量化检测的无参考SH导波方法包括以下步骤：对总场进行模态分离，求解出所需SH导波模态的反射系数：利用弹性波不同模态之间的正交性，对总场进行模态分离，求解出所需SH导波模态的反射波位移的幅值，将反射波幅值比入射波幅值得到反射系数；求解无缺陷平板中格林函数，并给出远场的近似解：结合平板上下边界牵引力自由边界条件和波动方程，求解无缺陷平板中格林函数，并给出格林函数远场的近似解；求解边界积分方程无参考的重构出平板中缺陷形状：由动力学互易定理和格林函数远场的近似解，结合提取的反射系数，重构出边界积分方程，再根据高斯定理求解出缺陷表达式。

【技术特征摘要】
1.一种用于平板减薄缺陷定量化检测的无参考SH导波方法，利用无参考SH导波对平板进行缺陷重构，并给出缺陷具体位置以及形状，其特征在于，该用于平板减薄缺陷定量化检测的无参考SH导波方法包括以下步骤：对总场进行模态分离，求解出所需SH导波模态的反射系数：利用弹性波不同模态之间的正交性，对总场进行模态分离，求解出所需SH导波模态的反射波位移的幅值，将反射波幅值比入射波幅值得到反射系数；求解无缺陷平板中格林函数，并给出远场的近似解：结合平板上下边界牵引力自由边界条件和波动方程，求解无缺陷平板中格林函数，并给出格林函数远场的近似解；求解边界积分方程无参考的重构出平板中缺陷形状：由动力学互易定理和格林函数远场的近似解，结合提取的反射系数，重构出边界积分方程，再根据高斯定理求解出缺陷表达式。2.如权利要求1所述的用于平板减薄缺陷定量化检测的无参考SH导波方法，其特征在于，所述对总场进行模态分离，求解出所需SH导波模态的反射系数方法为：首先求解出无缺陷平板中SH导波的位移表达式，质点的位移u沿反平面方向(x3)，建立波动方程：结合平板上下界面牵引力自由的边界条件，解出平板中SH导波位移表达式：其中是传播方向的波数，b为半板厚，ω为圆频率，其中μ为剪切模量，ρ为材料密度，n＝0，2，4...为对称模态，n＝1，3，5...为反对称模态；其次，根据导波不同模态具有正交性，取平板中SH导波的两种模态，分别 记为和得：其中*是共轭符号，检测缺陷时，传感器接受的是总场信息：对包含各种模态难以直接利用的要依据模态正交性提取所需模态的幅值(Ai)，结合上述公式：Ai就是所需模态的幅值；最后定义反射系数，按照平板中SH导波位移表达式形式： 波沿x1负轴方向传播，则入射波位移表达式：反射波位移表达式：记反射系数为：是一个关于频率的函数。3.如权利要求2所述的用于平板减薄缺陷定量化检测的无参考SH导波方法，其特征在于，定义反射系数方法为：采用模态激发法，用单一模态的SH导波入射含减薄缺陷的平板，结合有限元计算出反射信号，并采用模态正交性计算与入射导波同样模态的反射信号幅值，最后确定相应模态的反射系数Cref。4.如权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彬，笪益辉，钱征华，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32