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铬镍合金600的超声波波速和相速度频散曲线(二)

返回列表 来源: 发布日期: 2023.05.18

声速测量结果见表11-1。比较发现,最初采用RUS法在假设各向同性的情况下得到的声速与其他方法获得的结果不同。接下来在假设材料为正交对称情况下,利用RUS法测量了厚度方向上的声速,其结果与其他方法得到的很相似,因为脉冲回波法和截止频率法属于在厚度方向上测量声速的检测技术。分析认为,采用RUS法可以测量各向异性材料的声速;超声脉冲回波法需要高频探头来测量薄板中的声速;截止频率法可以很容易测得薄板中的声速。


改变入射角,测量从铬镍合金600板反射的LLW。在所有入射角度上观察了反射的LLW。对应的时域波形及其频谱如图11-8~图11-10所示。图11-8是由1MHz探头在入射角为13°时得到的反射LLW信号。在该信号中可观察到3种不同模态。A模态出现在入射角10°~45°之间,且没有表现出频散特性。通过移动探头入射点位置,测得群速度为5360m/s,与板中的准纵波声速5280m/s很相似。因此可以认为模态A是板中的准纵波。当入射角为13°时,按照式(11-1)计算,板中兰姆波的相速度为6670m/s。从图11-8频谱中可得,兰姆波B模态和C模态对应的频率分别为2.90MHz和3.08MHz。与图11-11中的频散曲线比较,图11-8中的峰值频率2.90MHz和3.08MHz分别对应于兰姆波的A1和S1模态。


图11-9是2.25MHz探头在入射角为18°时得到的反射LLW信号的时域波形及其频谱。反射频波形表明低频成分先到达,事实上,这种现象对应着典型的S0模态兰姆波的频散特性。该模态下相速度为4850m/s,峰值频率为1.90MHz。与上面的分析相似,图11-9中的峰值频率1.90MHz与兰姆波S0模态相对应。

 

图11-10是5MHz探头在入射角为16.5°时得到的反射LLW信号的时域波形、频谱及其时-频图。从时域图中可以看到两个清晰的波包,而在频谱图中则有三个明显的峰值。因为入射角为16.5°,板中兰姆波模态的相速度为5280m/s,根据图11-10可以推测兰姆波模态的频率分别为1.78MHz、3.71MHz和5.16MHz。从时频分析结果中,如图11-10中显示的短时傅里叶变换(STFT),可以得到更多有关LLW模态的信息。STFT也显示出三个清晰的模态。首先到达的模态(STFT中幅度小,频率最低)认为是S0模态;第二个到达的模态(STFT中幅度最大,频率最高)是S1模态;第三个到达的模态(STFT中幅度居中,频率也居中)则为A1模态。到达顺序与各模态的群速度顺序一致,换句话说,哪个模态的群速度越快,则越早到达。时频分析表明,图11-10中的峰值频率1.78MHz、3.71MHz和5.16MHz,分别对应于兰姆波模态的S0、A1和S1模态。


从5°~60°,以0. 1°的步进改变入射角,获得不同角度下的反射LLW。为了得到频散关系,将峰值频率和入射角折算成频厚积(频率x厚度)和相速度。结果如图11-11所示。兰姆波理论频散曲线是由超声波脉冲回波法测得的声速计算得来的。由于本研究中被测板材的各向异性不是很明显,因此在计算频散曲线中假设其为各向同性。由图11-11可以看出,LLW法获得的频散曲线与理论计算结果整体上符合较好。局部符合不好可能是由于板的各向异性引起的。




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