无损检测技术（NDT，Non-destructive testing）是指在不损害或不影响材料的使用性能的前提下，利用材料内部结构异常或者缺陷的存在所引起的对热、声、光、电、磁等反应的变化，来对各种工程材料、零部件、构件等内部和表面进行缺陷监测，并且对缺陷的位置、形状、大小、分布等进行分析与评价。无损检测技术涉及到物理学、化学、材料学以及声学等多种学科，已经在现代工业生产中得到广泛的应用。论文网

与其它的无损检测技术相比，激光超声无损检测技术具有的优势则有很多：非接触式激发和探测超声、能够激发多种模式以及宽频带的超声波、可以远离样品进行检测以及能在恶劣环境如酸、碱、高温高压以及辐射等情况下进行检测等［1］。由于上述优点，用激光超声进行无损检测的技术在物理、化学以及材料科学等领域得到了越来越广泛的应用［2,3］。但是由于实际应用的材料具有复杂性，以及超声波与材料之间相互作用也具有复杂性，导致超声波信号的强度受时间与频率的影响很大，即超声波信号具有非平稳性。对于超声波信号进行合理的解释不但有助于提高超声无损检测的质量，而且对于深入理解超声波在材料中传播的过程也是很有帮助的。随着激光技术与激光超声技术的逐渐发展与理论的逐渐完善，超声波与材料之间相互作用的过程越来越得到学者们的关注，但是至今仍然没有一种理论可以涵盖整个激光超声无损检测的领域。另外，超声波无损检测技术能够垂直作用于板面，深入到板件内部，并且在检测能力强的同时作用于板材的超声波能量强度较低，对板材以及周围环境没有污染与危害［4］。

超声波无损检测技术通常采用的是横波与纵波检测，然而对于薄板型构件来说，无论是纵波还是横波检测都比较困难。这是因为无论是纵波还是横波垂直入射到薄板型材料的表面，在传播一定距离之后经过板材上下表面反射，这时的超声波已不再是普通的横波或纵波了，而是另外一种模式的超声波Lamb波。Lamb波是超声无损检测中最常使用的一种导波形式，与纵波和横波相比，在薄板中具有快捷、高效等特点，非常适用于对薄板型材料的无损检测。文献综述

1。2 国内外研究进展

1。3 本文的主要工作

本毕设在广泛调研相关文献的基础上，对激光激发水下薄板中Lamb波的传播特性进行研究，具体工作如下：

（1）学习并了解Lamb波的频散特性以及激光激发超声的机制；

    （2）采用有限元方法，运用Comsol Multiphysics软件建立脉冲激光在空气－铝界面激发超声Lamb波的物理模型，进行数值模拟并绘制离面位移随时间变化的波形图；

    （3）运用Comsol Multiphysics软件建立脉冲激光在水－铝界面激发超声Lamb波的物理模型，进行数值模拟并绘制离面位移随时间变化的波形图；

    （4）将水－铝界面激发的Lamb波波形图与空气－铝界面进行对比，得到Lamb波的频散特性，以及速度、频率的变化特征，最终得出结论。 

2 激光激发超声Lamb波的基本原理

2。1 Lamb波概述

1917年英国力学家Horace Lamb在求解波动方程时，根据平板的自由边界条件得到了一种特殊的波动解，因而发现了Lamb波。Lamb波是一种由纵波和横波相互叠加耦合而成的特殊形式的应力波，可以在厚度与激励声波波长为相同数量级的声波导中传播。由于其传播介质常为板材，因此也称为“板波”，当板材上下界面在力学上自由时，这种特殊的超声波就称为Lamb波［20］。当超声波在各向同性且非线性弹性的薄板中传播时，板中横波与纵波均以各自的速度独立传播，并不互相耦合；由于板材上下界面的作用，脉冲激光作用于板材表面一点产生超声波，超声波传播到上下界面时反射并发生波型的转换，横波与纵波相互叠加耦合，最终形成超声Lamb波在板中传播。来-自+优^尔*论L文W网www.youerw.com 加QQ75201.8766