张 旭 张述坤 胡中韬 涂 君 程 江 安志武 宋小春

(1 湖北工业大学机械工程学院 现代制造质量工程湖北省重点实验室 武汉 430068)

(2 中国科学院声学研究所 北京 100190)

0 引言

台阶型厚度变化板被广泛地运用在车辆、航空航天装置、船舱、化工储罐中。由于这些大型工业设备的使用年限时间跨度大且长期在室外工作，因此往往会受交变应力和温度的共同影响，从而出现腐蚀、裂纹等缺陷，最终可能导致事故的发生。为了使这些大型设备能持续正常工作，避免人员伤亡和经济损失，又要考虑到检测成本，因此需要利用非破坏性的检测手段对其进行定期检测[1−2]。而基于兰姆波的超声无损检测作为一种无损检测方法，凭借其快速、长距离、大范围、相对低成本以及对介质变化异常敏感的优势，近年来愈加频繁的地运用在大型板状材料的无损检测中[3−6]。

超声导波在结构中可能有多种传播模态且多数具有频散特性。Mindlin 等[7]发现，各向同性板中往往出现的是S1(symmetric)模式的回波，A1(antisymmetric)模式的回波则较少。Meitzler[8]通过研究发现，在S1模式群速度为零处延伸出了群速度为负数的S2模式分支。Bramhavar 等[9]通过实验首次证实了沿负向和正向传播的兰姆波之间的模式转换会导致负折射现象。Hu等[10]通过动态光弹法，首次实现了S2模式、A3模式兰姆波负向传播过程的可视化，并且由两种模式的归一化衰减数值，推断出在水中时S2模式兰姆波能量的泄漏速度远大于A3模式，解释了S2模式兰姆波不易被观察到的原因，而之后的实验结果也证实了该结论。……