移动连续激光源激发Lamb波的材料弹性性质反演

作     者：李秋雨 李政 陆健 阚威威 沈中华 Li Qiuyu;Li Zheng;Lu Jian;Kan Weiwei;Shen Zhonghua

作者机构：南京理工大学理学院江苏南京210094 中国商飞上海飞机制造有限公司上海201324 

出 版 物：《中国激光》 (Chinese Journal of Lasers)

年 卷 期：2024年第51卷第8期

页      面：111-118页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金(11974186,61975080) 江苏省自然科学基金(BK20200070) 中央高校基本科研业务费专项资金(020414380195)。 

主　　题：测量 激光超声 参数反演 移动连续激光源 粒子群优化算法 

摘      要：通过测量板状材料中Lamb波的频散曲线可以反演出材料的特性参数,因而这种方法在材料表征、评价和无损检测等领域具有广阔的应用前景。基于移动激光源法测量了薄板中Lamb波的频散曲线,通过高速转镜使聚焦的激光线源在样品表面以与相应Lamb波模式匹配的速度移动,当激光移动速度与Lamb波相速度一致时,可以以较高的效率激发出此Lamb波模式。通过改变转镜的转速,即改变激光线源的移动速度,记录不同移动速度下所激发的Lamb波频谱,可以得到Lamb波的频散曲线。在此基础上,结合粒子群优化算法反演了铝板以及聚苯乙烯板中的纵波波速与横波波速。在仿真中,开展了不同模式和频厚积处频散特性对材料参数的敏感度分析,并比较了不同噪声水平下以及不同模态频散数据选取所对应的拟合效果,讨论了2500~4000 m/s相速度区间基于频散曲线的反演敏感度问题。最终基于移动激光源实验中所提取的铝板中Lamb波的频散数据进行参数反演,结果显示,纵波声速和横波声速的反演误差均小于1.5%,证明了该方案的有效性。