SH波的激发及与金属板中损伤相互作用

张超瑾，徐桂东

(江苏大学 理学院，江苏 镇江 212013)

SH波的激发及与金属板中损伤相互作用

张超瑾，徐桂东

(江苏大学 理学院，江苏 镇江 212013)

针对金属板中腐蚀损伤的检测，建立d36型压电晶片激发SH波及与损伤相互作用的有限元数值模型。利用d36型压电晶片激发的导波场数据，研究各模态导波的传播方向和幅值特征；通过比较SH0波和S0波与损伤相互作用的反射系数，讨论板中不同曲率与深度的腐蚀损伤对SH0波和S0波的传输响应。模拟研究表明：选择合适的激励频率能提高d36型压电晶片激发SH波的效率；与S0波相比，SH0波对腐蚀损伤具有更高的敏感度。研究结果为金属板材中腐蚀损伤的高灵敏度检测提供了参考。

腐蚀损伤；SH波；反射系数；有限元法

相比传统的体波损伤检测，超声导波具有传播距离远，能量损失低等优点已成为当前结构健康监测/无损检测领域的研究热点。在薄板结构中，导波可分为Lamb波和水平剪切( Shear Horizontal，SH)波。其中Lamb波已有多项研究成果用于损伤检测[1-2]，然而其固有的多模态和色散等特征使得接收信号的解读具有一定的挑战。相比于Lamb波，SH波在频率低于其一阶截止频率时，具有模态单一且在各向同性板内无色散的优点。因此SH波在超声无损检测领域极具研究价值。

基于SH波的各类结构损伤检测已经取得一系列研究成果，如焊接处[3]和复合梁结构中[4]损伤的检测，换能器与待测结构间连接状况的判断[5]。传统的SH波激发通常使用电磁声换能器(EMAT)，但有研究表明待测结构的导电性能会限制EMAT的激发效率[6]。……