基于非线性混频Lamb波的复合材料拉伸损伤研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20230528.010

复合材料科学与工程 ›› 2023, Vol. 0 ›› Issue (5): 65-70.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20230528.010

基于非线性混频Lamb波的复合材料拉伸损伤研究

王乐乐¹, 郑国彦², 黎海银¹, 尹振华³, 郑艳萍^1*

1.郑州大学机械与动力工程学院,郑州 450001;
2.郑州电力高等专科学校,郑州 450000;
3.河南科技大学机电工程学院,洛阳 471003

收稿日期:2022-05-05 出版日期:2023-05-28 发布日期:2023-08-22
通讯作者: 郑艳萍(1975—),女,副教授,硕士生导师,主要从事复合材料结构强度方面的研究,ypzheng@126.com。
作者简介:王乐乐(1999—),男,硕士研究生,主要从事复合材料结构检测方面的研究。
基金资助:
河南省高校重点科研项目(20A460023,23A460015);国家自然科学基金(U1833116)

Study on tensile damage of composites based on nonlinear mixing Lamb wave

WANG Lele¹, ZHENG Guoyan², LI Haiyin¹, YIN Zhenhua³, ZHENG Yanping^1*

1. School of Mechanical and Power Engineering, Zhengzhou University, Zhengzhou 450001, China;
2. Zhengzhou Electric Power College, Zhengzhou 450000, China;
3. School of Mechatronics Engineering, Henan University of Science and Technology, Luoyang 471003, China

Received:2022-05-05 Online:2023-05-28 Published:2023-08-22

摘要/Abstract

摘要： 利用非线性混频Lamb波对复合材料板在拉伸受力过程中出现的不可见损伤进行了检测研究。建立了基于非线性混频Lamb波传播特性的有限元模型,研究了不同拉伸位移下的复合材料拉伸损伤与非线性混频Lamb波非线性响应之间的关系,以及复合材料板中拉伸损伤程度的不同对非线性混频Lamb波非线性系数的影响,并通过SNAP非线性超声检测装置对仿真结果进行了验证。结果发现:非线性混频Lamb波可用来检测拉伸损伤存在与否;在一定范围内,拉伸位移的增加将导致混频Lamb波的和频幅值以及和频非线性系数增加;借助混频Lamb波检测方法能够有效地对复合材料板的拉伸损伤情况进行评估。

关键词: 拉伸位移, 损伤检测, 非线性系数, 混频检测, 有限元模型, 复合材料

Abstract: The invisible damage of composite plates under tensile stress was detected by nonlinear mixing Lamb wave. A finite element model based on the propagation characteristics of nonlinear mixing Lamb wave is established. The relationship between the composite plate and the nonlinear response of nonlinear mixing Lamb wave under different tensile displacement and the influence of different tensile damage degree in the composite plate on the nonlinear coefficient of nonlinear mixing Lamb wave are studied. The simulation results are verified by snap nonlinear ultrasonic testing device. The research results show that the existence of strain can be detected by using nonlinear mixed Lamb waves; in a certain region, with the increase of tensile displacement, the sum-frequency amplitude of the mixed Lamb wave and the nonlinear coefficient of the sum-frequency gradually increase. The mixed Lamb wave detection method can effectively evaluate the tensile damage of composite plates.

Key words: tensile displacement, damage detection, nonlinear coefficient, mixing detection, finite element model, composites

中图分类号:

TB332

王乐乐, 郑国彦, 黎海银, 尹振华, 郑艳萍. 基于非线性混频Lamb波的复合材料拉伸损伤研究[J]. 复合材料科学与工程, 2023, 0(5): 65-70.

WANG Lele, ZHENG Guoyan, LI Haiyin, YIN Zhenhua, ZHENG Yanping. Study on tensile damage of composites based on nonlinear mixing Lamb wave[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2023, 0(5): 65-70.

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基于非线性混频Lamb波的复合材料拉伸损伤研究

Study on tensile damage of composites based on nonlinear mixing Lamb wave

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