兰姆波在含微损伤铝板中的非线性特征研究

发布时间：2020-07-18 10:01

【摘要】：金属材料在使用过程中会发生性能退化,产生位错、蠕变、微裂纹等微观损伤,损伤进一步加剧,会发生断裂,影响工业生产且存在重大安全隐患。因此,有必要对材料早期阶段发生的材料非线性损伤进行检测。本文研究兰姆波在含微损伤铝板中的非线性特征,分析Lamb波在铝板中传播原理并进行有限元模拟仿真。分析振动形态对水平方向和垂直方向的谐波幅值、非线性系数的影响,分析局部加强损伤对谐波幅值、非线性系数的影响,为工程应用提供参考。最后研究混频S_0模态兰姆波在铝板中的非线性特征。本文首先研究Lamb波在金属材料板中传播理论方程,求得频散方程,绘制频散曲线;解释金属材料非线性损伤理论,非线性Lamb波的二次谐波、差频与和频的产生,分析低频S_0模态Lamb波在近似相速度匹配条件下的累积效应;理论分析用于损伤评价的非线性系数。分析Lamb波振动形态,并绘制S_0模态Lamb波振动位移曲线,分析Lamb波振动形态对谐波及非线性系数的影响。在理论研究的基础上,利用有限元分析软件ABAQUS建立Lamb波在铝板中传播的二维模型,用ABAQUS用户子程序为铝板模型引入三阶弹性常数作为均匀非线性损伤。在铝板模型中局部位置改变三阶弹性常数引入局部加强损伤,分析局部加强损伤对Lamb波二次谐波和非线性系数随Lamb波传播距离的变化曲线的影响,分析了不同位置的局部损伤导致曲线第一个最大值点产生不同的偏移。分析了两个或多个加强局部损伤在一定距离范围内时,会产生干涉相消效应,损伤之间的不同距离会导致二次谐波造成不同程度的减弱。用有限元仿真混频S_0模态兰姆波在铝板中的非线性特征,绘制差频、和频、二次谐波的幅值-距离曲线,对比水平方向、垂直方向的差频、和频以及二次谐波的幅值累积距离和谐波最大值。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG115;TG146.21
【图文】：

1 绪论1.1 选题的背景及意义随着科技的飞速发展，从日常生活到工业各个领域都有了巨大的变化，如轨、高铁、飞机、大型生产设备、航母等，其机械结构会随着工作时间的增加逐渐疲劳、变形、微裂纹甚至完全失效，可能导致巨大的经济损失甚至人员伤亡许多机械故障是由于结构损坏或材料在长期使用过程中性能逐渐退化直接导致结果。1988 年阿罗哈航空公司 243 号航班坠毁就是机械故障导致的一个事故，故的主要原因是由于裂缝腐蚀加剧疲劳损伤进而导致近四分之一长度的机身撕如图 1.1(a)所示。另一个机械故障导致的事故是，高速列车在 1998 年出轨，造100 多人死亡以及 100 人受伤，图 1.1(b)。随后的事故调查表明，这种故障是由于轮缘循环荷载作用下产生的疲劳裂纹引起的。

重庆大学硕士学位论文到频率-波数兰姆波方程的形式为： ( ) ( ) ( ) 以注意到，方程(2.25)取决于两个变量的变化: ω 和 ξ，这导致解难用数值方法获得对称的特征值 等，利用式(2.2)求得多个对称模态的相速度表示，结果如图 2.4 所示。

( )Bě ( ) ě ( ) ， ě( ) ( ) ě( ) 的反对称边界条件 ( ) ( ) ， ( ) ( ) 线性方程组( )Bě ( ) ě ( ) ， ě( ) ( ) ě( ) 上，得到了反对称模态系数之间的比值为 ( )( ) ( ) ( ) ( )方程(2.33)中得到的反对称模态的频率波数的兰姆波方程为 ( ) ( ) 前一小节中的对称模态相同的数值方法，就能得到解。计算结

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：2760738