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铬镍合金600的超声波波速和相速度频散曲线(二)

来源: | 发布日期:2022-08-26

1MHz探头垂直入射获得的LLW信号的时域波形和频谱如图11-7所示。紧跟在直达波之后的谐振信号显示出更高的频率,约为3MHz,是探头中心频率的3次谐频。图11-7b所示的LLW频谱中下陷处极小值的频率值与截止频率相对应。

垂直入射时得到的LLW回波可视为谐振辐射的物理过程,按照式(11-1)计算其相速度为无穷大。众所周知,在截止频率处,相速度变为无穷大,而兰姆波波数k变为0。对厚度为2h的板而言,截止频率由下式给出:


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图11-7  1MHZ探头垂直入射获得的LLW信号的时域波形和频谱


式中,和β是纵波和横波波数的法向分量。和β的关系由下式给出:


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式中,09——角频率、 纵波声速和横波声速。垂直入射得到的截止频率为2. 89MHz和3.16MHz。从截止频率可以估计10 11分别为5780m/s和3160m/s,或6320m/s和2890m/s。根据脉冲回波法测得的超声波速度,前一种预测结果,10=5800m/s,11=3130m/s比后一种更为合理。

        声速测量结果见表11-1。比较发现,最初采用RUS法在假设各向同性的情况下得到的声速与其他方法获得的结果不同。接下来在假设材料为正交对称情况下,利用RUS法测量了厚度方向上的声速,其结果与其他方法得到的很相似,因为脉冲回波法和截止频率法属于在厚度方向上测量声速的检测技术。分析认为,采用RUS法可以测量各向异性材料的声速;超声脉冲回波法需要高频探头来测量薄板中的声速;截止频率法可以很容易测得薄板中的声速。


表11-1 不同方法测得的超声波速度

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改变入射角,测量从铬镍合金600板反射的LLW。在所有入射角度上观察了反射的LLW。对应的时域波形及其频谱如图11-8~图11-10所示。图11-8是由1MHz探头在入射角为13°时得到的反射LLW信号。在该信号中可观察到3种不同模态。A模态出现在入射角10°~45°之间,且没有表现出频散特性。通过移动探头入射点位置,测得群速度为5360m/s,与板中的准纵波声速5280m/s很相似。因此可以认为模态A是板中的准纵波。当入射角为13°时,按照式(11-1)计算,板中兰姆波的相速度为6670m/s。从图11-8频谱中可得,兰姆波B模态和C模态对应的频率分别为2.90MHz和3.08MHz。与图11-11中的频散曲线比较,图11-8中的峰值频率2.90MHz和3.08MHz分别对应于兰姆波的A1和S1模态。

图11-9是2.25MHz探头在入射角为18°时得到的反射LLW信号的时域波形及其频谱。反射频波形表明低频成分先到达,事实上,这种现象对应着典型的S0模态兰姆波的频散特性。该模态下相速度为4850m/s,峰值频率为1.90MHz。与上面的分析相似,图11-9中的峰值频率1.90MHz与兰姆波S0模态相对应。


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图11-8  1MHz探头在入射角为13°时得到                    

的反射LLW信号的时域波形和频谱                             


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图11-9  2.25MHz探头在入射角为18°时得到

 的反射LLW信号的时域波形和频谱



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