申请/专利权人：江苏大学

申请日：2020-09-14

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN112199870B

主分类号：G06F30/23

分类号：G06F30/23;G06F30/17

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2021.01.26#实质审查的生效;2021.01.08#公开

摘要：本发明公开了一种能够刻画板结构超声导波模式相对强度的频散曲线计算方法，属于超声导波无损检测技术领域。本发明使用有限元分析软件建立板结构基本单元模型，利用特征频率法绘制kibz‑f图。对kibz‑f图中所有振动模式振型的离面位移进行采样，并利用Bloch定理将其位移拓展至多个周期N＝100，然后再经过傅里叶变换得到所有振动模式所对应的真实波数kreal及该真实模式的幅值强度；最后，绘制能够刻画导波模式强度的kreal‑ω图以及相速度色散曲线。本发明可以对板结构或类板结构如网格结构的频散关系进行计算，并且只需对板的基本单元进行模拟，极大节省了时间和计算资源；本方法所得色散曲线能够刻画导波模式强度，对超声导波检测具有很大指导作用。

主权项：1.一种能够刻画板结构超声导波模式相对强度的频散曲线计算方法，其特征在于，包括如下步骤：对被测结构基本单元建模；利用有限元分析软件设置材料及边界条件；设置波数参数化扫描以及特征频率的求解个数；网格尺寸预估并剖分网格；进行特征频率计算；对所有振型进行位移采样；对采样得到的位移进行扩展；对扩展后的位移进行傅里叶变换得到实际波数，并绘制波数-角速度频散曲线和相速度频散曲线；具体包括如下步骤：1.1.对被测板结构的基本单元进行建模，模型截面尺寸与实际被测板对应位置处的尺寸一致；1.2.使用具有特征频率计算的有限元分析软件，对模型截面处设置Floquet周期性边界条件，其余边界设置自由边界条件；1.3.通过Floquet周期性边界条件设置波数并对其进行参数化扫描，的范围为[0，πa]，其中，a为被测板结构基本单元在波传播方向上的尺寸，即晶格常数，步长可根据需求设置；1.4.设置需要计算的特征频率数量，并预估最大频率和最大网格单元尺寸进行网格划分；1.5.对被测板结构基本单元进行特征频率计算，得到该被测板结构基本单元的kibz-f图，即不可约布里渊区内的波数与特征频率的对应关系；1.6.对所有振型进行离面位移采样，离面位移采样包括实部和虚部；1.7.对于采集到的离面位移，利用由Bloch定理推导得到的位移扩展公式将位移扩展至多个周期；其中，u是位移矢量，是需要被扩展的位移在本周期内的位置矢量，是扩展的目标周期相对本周期的位置矢量，为波数，i为虚数单位；1.8.对扩展后的位移进行傅里叶变换，得到该振型在此特征频率下实际对应的若干波数kreal，同时记录每种波数的幅值大小信息；1.9.根据步骤1.8中得到的结果，由公式ω＝2πf得到角频率，绘制该板结构的kreal-ω频散曲线，频散曲线上的点表示一个板结构超声导波模式；1.10.根据步骤1.8中得到的结果，由公式计算不同特征频率下的相速度值，从而绘制该板结构对应的相速度频散曲线；其中cp为相速度，f是频率，k是波数；1.11.每个振型的相对强度可由其在傅里叶变换中的幅值表示在kreal-ω频散曲线和相速度频散曲线上。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 江苏大学 一种能够刻画板结构超声导波模式相对强度的频散曲线计算方法

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