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超声Lamb波检测技术被广泛用于各大领域的薄板健康状态检测中,它是一种较为先进的无损检测技术。由于Lamb波存在频散特性,使其在实际工业生产中的应用有一定的局限性。为了确定Lamb波的传播状态,对Lamb波在板中传播的过程有更清楚的认识,本文对Lamb波的频散特性,传播状态进行了研究,将有限球法运用到Lamb波的数值模拟中,并与实验结果进行了对比。 有限球法作为一种无网格法,不但很好地避免了有限元法在求解波传播问题出现的色散误差等缺陷,而且在求解域离散和插值函数的构造方面有一定优势。本文对有限球法的基本理论做了阐述,包括对其求解域的离散、形函数的选择、插值函数的构造、边界条件的施加、数值积分方案的选择以及基本方程的推导做了详细的阐述。 Lamb波的频散特性是其最重要的特性,通过其波动方程,运用势函数法求解得到Lamb波的频散方程。运用分类讨论的思想,求得Lamb波的群速度和相速度与频厚积的关系,并通过Matlab编程绘制Lamb波的频散曲线。 将有限球法运用于Lamb波的数值模拟中。运用有限球法求解Lamb波的波动方程,求解得到质量矩阵和刚度矩阵,在时间积分方案上选用Bathe积分方案,最后成功运用有限球法对薄板中Lamb波的传播状态进行了数值模拟,并与实验结果进行了对比,验证了有限球法的可靠性和准确性。