卢鸿宇

（天津大学，天津 300350）

1 有限元仿真

本文使用有限元软件COMSOL 对平板中的lamb 波进行有限元仿真研究，研究不同类型的缺陷对lamb 波传播的影响。

1.1 材料参数的赋值

本文对lamb 波在钢板材料内的性质进行研究，于是，根据一般钢材的材料性质设置参数（表1）。

表1

1.2 物理场的设置

根据不同模式的lamb 波的质点位移特点给予相应位移边界条件，进而激励出不同类型的lamb 波。

位移激励信号形式采用余弦周期函数，用汉宁窗函数截取信号的前五个周期进行激励。当材料厚度为1mm 时，我们可以从频散曲线中确定某一个频率范围，在此频率范围内只有一种模态的lamb 波。

使用1.98MHz 以前频率激励，就能得到单一模态的lamb 波。

除了上述所给边界条件外，剩余边都为自由边。在特殊情况下为减少不同类型lamb 间的互相影响，应在平板的尾部加上低反射边界条件以减少边界反射波的影响。

1.3 计算域和计算时间的确定（表2）

表2

在确定好各项设置后即可进行有限元计算。

2 后处理及分析

2.1 lamb 波在无缺陷板中的传播

以板的几何中心为原点设置两个信号接收点，两信号接收点间相距100mm。

作为示例下面分别给出了两种类型的lamb 波在板中传播时信号接收点所得到的信号情况。

根据信号叠加图像可以计算出图1 中波群速度为3184.71m/s, 图2 中波群速度为5263.16m/s。根据理论公式可得出材料中S0模态和A0模态波速分别为5814.91m/s 和3244.36m/s。因此可以确定图1 中描述的是A0模态lamb 波传播情况，图2 则描述S0模态lamb 波传播情况。

2.2 单一模态lamb 波在有缺陷板中的传播

2.2.1 单一模态lamb 波通过对称缺陷