李鸿源，徐 鸿，田振华

（华北电力大学 能源动力与机械工程学院，北京 102206）

在航空航天、石油化工、交通运输、能源电力领域内对部件的完整性进行监测和评估十分重要。超声导波检测具有传播距离长的特点，特别适合作为各类部件结构健康监测（SHM）的方法，如金属或复合材料板、管线、铁轨、钢绞线等［1－7］。

Lamb波是存在于板状材料中的导波，具有传播距离远且对损伤敏感的特点，适合对板状构件进行大范围快速检测及在线监测。但是Lamb波同时具有多模态及频散特点，传播过程中，波场较复杂。当Lamb波经过损伤时，在损伤处发生反射、透射、散射及模态转换等，使传播结构发生变化，导波波场复杂性进一步加剧，这将造成损伤特征信号提取困难。因此需要研究Lamb波场与损伤相互作用，以便于损伤识别、特征提取。文章将基于有限元方法，对Lamb波与损伤间的交互作用进行模拟研究。

对于损伤定位，目前已有多种方法，如时间反转法［8］、相控阵列方法［9］及概率的成像方法［10］。文章在分析了Lamb波及损伤波的传播过程的基础上，通过传感器阵列实现对损伤的成像检测。

1 平板中的Lamb波

1.1 Lamb波传播模型

Lamb波是在具有上下界面的波导结构中传播的一种应力波，它是由横波和纵波在上下界面反射、叠加形成的。均质平板中Lamb波特征方程为［11］：

式（1）中p和q分别为：

式中h，k，ω分别为平板半壁厚、波数和角频率；cl和ct为材料中纵波及横波的波速；α＝0对应于Lamb波对称模态，α＝π／2对应于非对称模态。

通过对特征方程进行数值求解，可以获得Lamb波频散曲线，如图1所示。……