[发明专利]一种能够刻画板结构超声导波模式相对强度的频散曲线计算方法

权利要求书

1.一种能够刻画板结构超声导波模式相对强度的频散曲线计算方法，其特征在于，包括如下步骤：

对被测结构基本单元建模；

利用有限元分析软件设置材料及边界条件；

设置波数参数化扫描以及特征频率的求解个数；

网格尺寸预估并剖分网格；

进行特征频率计算；

对所有振型进行位移采样；

对采样得到的位移进行扩展；

对扩展后的位移进行傅里叶变换得到实际波数，并绘制波数-角速度频散曲线和相速度频散曲线。

2.根据权利要求1所述的能够刻画板结构超声导波模式相对强度的频散曲线计算方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1.1.对被测板结构的基本单元进行建模，模型截面尺寸与实际被测板对应位置处的尺寸一致；

1.2.使用具有特征频率计算的有限元分析软件，对模型截面处设置Floquet周期性边界条件，其余边界设置自由边界条件；

1.3.通过Floquet周期性边界条件设置波数并对其进行参数化扫描，的范围为[0，π/a]，其中，a为被测板结构基本单元在波传播方向上的尺寸，即晶格常数，步长可根据需求设置；

1.4.设置需要计算的特征频率数量，并预估最大频率和最大网格单元尺寸进行网格划分；

1.5.对被测板结构基本单元进行特征频率计算，得到该被测板结构基本单元的k_ibz-f图，即不可约布里渊区内的波数与特征频率的对应关系；

1.6.对所有振型进行离面位移采样，离面位移采样包括实部和虚部；

1.7.对于采集到的离面位移，利用由Bloch定理推导得到的位移扩展公式将位移扩展至多个周期；

其中，u是位移矢量，是需要被扩展的位移在本周期内的位置矢量，是扩展的目标周期相对本周期的位置矢量，为波数，i为虚数单位；

1.8.对扩展后的位移进行傅里叶变换，得到该振型在此特征频率下实际对应的若干波数k_real，同时记录每种波数的幅值大小信息；

1.9.根据步骤1.8中得到的结果，由公式ω＝2πf得到角频率，绘制该板结构的k_real-ω频散曲线，频散曲线上的点表示一个板结构超声导波模式；

1.10.根据步骤1.8中得到的结果，由公式计算不同特征频率下的相速度值，从而绘制该板结构对应的相速度频散曲线；

其中c_p为相速度，f是频率，k是波数；

1.11.每个振型的相对强度可由其在傅里叶变换中的幅值表示在k_real-ω频散曲线和相速度频散曲线上。

3.根据权利要求2所述的能够刻画板结构超声导波模式相对强度的频散曲线计算方法，其特征在于，被测板结构为超声导波检测领域涉及到的所有板对象。

4.根据权利要求2所述的能够刻画板结构超声导波模式相对强度的频散曲线计算方法，其特征在于，步骤1.11中，在频散曲线和相速度频散曲线上通过绘制点的大小来表现幅值大小。