利用Lamb波检测垢层厚度的数值分析

doi:10.16731/j.cnki.1671-3133.2018.12.021

现代制造工程 ›› 2018, Vol. 459 ›› Issue (12): 124-129.doi: 10.16731/j.cnki.1671-3133.2018.12.021

• 仪器仪表/检测/监控 • 上一篇下一篇

利用Lamb波检测垢层厚度的数值分析

马祥龙, 黎习文, 文立超, 张应红, 刘欢

桂林电子科技大学机电工程学院,桂林541004

收稿日期:2017-12-01 发布日期:2019-01-07
作者简介:马祥龙,硕士研究生,主要从事超声波无损检测技术研究。张应红,通信作者,高级工程师,主要从事无损检测及仪器科学方面的研究与教学。E-mail:mxl421@sina.com;zyh1433@sina.com
基金资助:
广西高校中青年教师基础能力提升项目(ky2016YB147);桂林电子科技大学研究生科研创新项目(2017YJCX11);大学生创新创业训练计划项目(201610595006,201410595013)

Numerical analysis of scale thickness measurement by Lamb wave

Ma Xianglong, Li Xiwen, Wen Lichao, Zhang Yinghong, Liu Huan

School of Electrical and Mechanical Engineering,Guilin University of Electronic Technology, Guilin 541004,China

Received:2017-12-01 Published:2019-01-07

摘要/Abstract

摘要： 针对锅炉垢层厚度检测的问题,提出一种通过Lamb波的频散特性检测垢层厚度的方法。首先,建立Lamb波在铝板-垢层双层弹性结构中的波动模型,利用半解析有限元法求解Lamb波的特征方程,绘制Lamb波的频散曲线。其次,建立铝板-垢层二维电磁超声仿真模型,通过电磁超声换能器在铝板中激发S0模态的Lamb波,得到不同采集点下的波形曲线。最后,通过对频散曲线和波形曲线的分析得知,随着垢层厚度的增加,低频S0模态Lamb波群速度变慢,高频S0模态Lamb波群速度变快,信号波群的幅值减小。结果表明,可利用S0模态Lamb波群速度变化及幅值变化进行锅炉垢层厚度检测。

关键词: Lamb波, 垢层厚度, 频散曲线, 半解析有限元法

Abstract: A thickness detection method based on the dispersion characteristics of the Lamb wave is proposed to solve the detection problem of the boiler scale thickness.Firstly,the fluctuation model of Lamb wave in the aluminum-scale double-layer elastic structure is established,and the semi-analytical finite element method is adopted to solve the characteristic equation of Lamb wave in the model,and the dispersion curve of the Lamb wave which changed with the scale thickness is plotted.Secondly,a two-dimensional electromagnetic ultrasonic simulation model of aluminum-scale is established.The Lamb wave of S0 mode is excited by electromagnetic ultrasonic transducer in aluminum plate,and the waveform curve under different acquisition points is got.Finally,through the analysis of the dispersion curve and the waveform curve,the Lamb wave velocity of the low frequency S0 mode becomes slower with the increase of the thickness of the scale,and the Lamb wave velocity of the high frequency S0 mode becomes faster and the amplitude of the signal wave group decreases.The results show that the thickness of the boiler scale can be detected by S0 modal Lamb wave velocity and amplitude change.

Key words: Lamb wave, scale thickness, dispersion curve, semi-analytical finite element method

中图分类号:

马祥龙, 黎习文, 文立超, 张应红, 刘欢. 利用Lamb波检测垢层厚度的数值分析[J]. 现代制造工程, 2018, 459(12): 124-129.

Ma Xianglong, Li Xiwen, Wen Lichao, Zhang Yinghong, Liu Huan. Numerical analysis of scale thickness measurement by Lamb wave[J]. Modern Manufacturing Engineering, 2018, 459(12): 124-129.

[1]	胡超，毛宽民，张东峰，周嘉诚. ICEEMDAN结合FastICA方法在转子系统降噪提纯中的应用[J]. 现代制造工程, 2022, 496(1): 113-118.
[2]	张丽霞，林炳钦，李雪冰，潘福全，童浩，危银涛. 基于Ansoft的磁流变减振器磁路设计与试验研究[J]. 现代制造工程, 2020, 472(1): 1-9.
[3]	李昂熙，张卫，薛新，白鸿柏. 车载装配式金属丝网和硅橡胶隔振器性能对比分析[J]. 现代制造工程, 2021, 488(5): 14-20.
[4]	贾海利，王宇辰，孔凡. 压电换能器的设计与温度特性研究[J]. 现代制造工程, 2020, 478(7): 115-120.
[5]	程亦婷, 杨啟梁, 胡溧. 阻塞性活塞式颗粒阻尼器阻尼特性研究[J]. 现代制造工程, 2019, 460(1): 18-22.
[6]	刘怡然, 李丽君, 孙振永, 孙丰山. 赫姆霍兹共振器数值分析与超材料应用[J]. 现代制造工程, 2018, 457(10): 149-154.
[7]	陶玉勇, 胡溧, 杨啟梁, 崔嵘. 颗粒阻尼双层隔振系统减振特性试验研究[J]. 现代制造工程, 2018, 456(9): 1-5.
[8]	于文鑫, 丁艳春, 谭洪武, 汪建新, 谭丽辉. 基于ATILA的Terfenol-D棒输出特性分析[J]. 现代制造工程, 2018, 454(7): 7-11.
[9]	武海强, 刘宝华. 汽车座椅噪声的在线检测[J]. 现代制造工程, 2018, 452(5): 118-124.
[10]	阎红娟, 刘峰斌, 潘勤学. 金属板件中微裂纹的非线性超声表征方法研究[J]. 现代制造工程, 2018, 451(4): 17-21.
[11]	彭菊生. 汽车排气消声器性能仿真分析与结构改进[J]. 现代制造工程, 2017, 447(12): 86-91.
[12]	胡启国, 汪文珺, 罗天洪, 周亨. 车身薄壁结构声学性能优化设计[J]. 现代制造工程, 2017, 446(11): 81-87.
[13]	卫飞行, 钟晓勤, 瞿志豪, 苗学源. 一种撞击力可控的新型缓冲装置性能研究[J]. 现代制造工程, 2017, 436(1): 117-120.
[14]	汪建新, 孟楠, 晋康, 李东. 磁致伸缩换能器谐振腔声场分析[J]. 现代制造工程, 2018, 459(12): 1-5.

利用Lamb波检测垢层厚度的数值分析

Numerical analysis of scale thickness measurement by Lamb wave

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 14

编辑推荐

Metrics