Lamb波在铝板缝类缺陷检测中的应用

苗育茁，黄 浪，柯 耀，王 琪，陈汉新

(武汉工程大学 机电工程学院，武汉430205)

板状金属结构在各类机械装备中被广泛使用，尤其是铝合金薄板，在航空航天、高压容器等装备制造业得到广泛应用[1]。金属板材在加工的过程中会出现裂纹、气孔、折皱和分层等缺陷，长时间工作会导致金属结构内部的微小缺陷发展成宏观裂纹，最终造成结构断裂，严重时可能会导致装备的损坏，引发严重的灾难性事故[2-3]，近年来非线性Lamb 波检测技术越来越受到关注[4]。

李喜朋通过理论分析和测试实验，分析了采用Lamb波检测板中缺陷损伤的可行性[5]。艾春安等发现利用超声斜入射进行Lamb 波的激励是切实可行的，通过实验发现入射角对Lamb 波模态的影响很大，在工程应用中具有一定指导意义[6]。刘镇清对薄板的超声Lamb波传播特性进行了研究，并重点研究了超声Lamb 波的激发方法和板厚范围内的振动位移变化等，这些都为超声Lamb波在无损检测中的应用奠定了基础。

基于超声Lamb波的复杂性，在对缺陷信号进行检测时，对回波的信号处理成为本文的研究重点。本文建立了一个非线性超声检测系统。通过研究非线性波动方程，分析了二次谐波幅值与非线性系数之间的关系、超声非线性系数随缺陷深度和疲劳裂纹大小变化的关系，检测了铝合金板材中Lamb波随缺陷变化的规律，验证了采用该方法检测金属板材微缺陷的可行性。

1 非线性超声检测表征参数的选择

某一列的超声波信号在待测试件内部传播过程中，会与试件内部的缺陷相互作用，导致最终接收到的回波信号产生畸变，由于基波能量传输到谐波，因此会导致高次谐波的产生。……