针对碳纤维增强聚合物(CFRP)板的倾斜冲击损伤检测问题,提出用非线性Lamb波响应进行评估,并应用ABAQUS软件中的Explicit模块,通过有限元法建立了CFRP板受到低速冲击以及损伤后的非线性超声检测的全过程仿真模型,通过低速冲击试验和非线性检测试验验证了模型的正确性。利用此模型进一步研究了冲击角度与检测距离对相对非线性系数(RANP)的影响。研究结果表明在一定冲击角度区间中,冲击角度的增加会导致CFRP板吸收能量及分层损伤的减小,并进一步导致了RANP的降低,而RANP与检测距离的变化趋势相一致。

针对非线性Lamb波在材料特性检测中对噪声的敏感性,提出基于Duffing-Holmes系统的材料非线性检测方法。该方法确定Duffing-Holmes系统临界策动力调整Duffing-Holmes系统进入临界状态,并将待测信号经延拓滤波再等比放缩后作为系统扰动输入,建立信号放缩系数与动力学特征指数——Lyapunov指数——之间的线性模型。通过参考信号的Lyapunov指数与线性模型联立求解,实现在噪声干扰下对材料非线性系数的准确检测。经试验证明,该方法有效提高了材料非线性指数的抗噪能力与非线性Lamb的检测范围。

采用数值模拟的方法,建立三维埋藏损伤裂纹单元,对非线性Lamb波的敏感性进行研究.利用ABAQUS软件,通过拉伸的方式建立损伤裂纹单元并将其嵌入长板模块中,形成一种肉眼不可见的埋藏裂纹模型,通过侧面激发出单S0模态信号与板中埋藏裂纹的相互作用而产生非线性效应.在相同激励条件下改变裂纹的尺寸从而获得不同的时域接收信号,然后对接收信号进行频谱分析,并对谐波与基波信号幅值比的变化展开研究.频谱图的数值结果表明,非线性Lamb波信号对三维模型中不同尺寸的裂纹具有不同的反应灵敏度,非线性信号会随着裂纹长度或高度的增加而增强,会随着裂纹厚度的增加而变弱,即非线性Lamb波对薄的微裂纹具有更高的敏感性;幅值比的分析表明,该参数可以作为Lamb波早期微裂纹检测的重要指标.