基于分向半解析有限元法的矩形杆波动特性

为了研究超声导波无损检测的技术核心,利用分向半解析有限元法对矩形杆中超声导波的频散曲线进行计算,求解了几种不同尺寸、不同物理参数的矩形杆中超声导波的相速度和群速度曲线.通过对比得出分向半解析法能够精确求解矩形杆中导波的频散特性;几何尺寸和材料参数的变化对不同导波模态的影响并不相同.最后,搭建试验装置,对具体模型进行试验验证,进一步验证了计算方法的准确性.

基于分向半解析有限元法的纵向模态波动特性

结合解析法和半解析有限元法对具有直线边界的截面杆中超声导波的主要模态进行分析,求解出模态的速度曲线并进行频散特性研究.通过分析对比,得出:分向半解析法能精确求解纵向模态的频散曲线;纵向模态的传播特性主要受到截面直线边界的影响,截面对称性降低会引发纵向模态出现速度骤减的现象.最后,搭建实验装置,对具体结构进行实验验证,进一步验证了计算方法的准确性和结论的正确性.

具有平行四边形截面的杆类结构波动特性分析

超声导波无损检测技术具有高效、快捷、灵敏等特点,应用前景广泛。复杂结构的无损检测方案,需要根据结构中超声导波传播特性分析结果进行优化选取。针对平行四边形截面杆,采用同时满足平行四边形域基本方程及斜边边界条件的斜坐标系,建立了完整的平行四边形杆的波动力学方程。采用分向半解析法,计算得到了平行四边形杆中超声导波的频散曲线,并分别研究了斜坐标系角度、对角线之比和邻边边长之比对纵向、扭转模态频散特性的影响规律。最后,通过导波激励、接收实验,验证了计算所得结论的正确性。