研究内容

本课题主要研究的是圆钢中裂纹的弯曲模式超声导波检测研究，实验前理解超声导波的基本理论，在理解导波基本理论的基础上，利用绘图软件绘画出频散曲线，然后根据绘画出的频散曲线图来选择合适的激发导波的频率以及导波的模态。选取两根同样材质规格相同的圆钢，根据实验要求制作相应的人工缺陷。本人所做的实验采用的是0.1MHZ的激发频率，F（1，1）弯曲模态的超声导波来进行圆钢中的缺陷检测的。

实验方案

实验中制作了2根相同规格圆钢试件，其直径为Φ25mm、长为890mm。其中1根圆钢，在距离其左端210mm处，用铁锯依次锯出了5个深度不同的人工缺陷，分别是2mm深的缺陷，3mm深的缺陷，4mm深的缺陷，5mm深的缺陷，6mm深的缺陷。然后在圆钢右端用导波探头，利用超声波导波的弯曲模态F（1，1）对圆钢现有的人工缺陷进行检测。另外一根圆钢，在距离其右端360mm制出一个3mm深的人工缺陷和530mm处制出3mm深的人工缺陷，然后对这两个缺陷同时检测。最后根据实验数据以及实验缺陷图，得出我们本次实验所需要的结论。

本实验以圆钢中超声导波的基本理论为根据，运用实验室绘制频散曲线的软件绘制了频散曲线，并根据频散曲线分析了弯曲模态导波的一些特性。依据实验中所用圆钢的导波频散曲线选定合适的激发频率和弯曲模态，从而我们知道了弯曲模态导波在圆钢中的传播速度。利用单探头激发法在圆钢上激发F（1，1）弯曲模态导波对圆钢中缺陷进行检测。

本文主要研究结果如下:

（1）利用实验室绘制频散曲线的软件，绘制出圆钢中群速度和相速度的频散曲线，分析了圆钢频散曲线的特点。对于同一材质的圆钢来说，频散特征由其频率大小决定。随着圆钢频率的增大，在圆钢中的导波模态也越来越多。

（2）在低频段超声导波至少存在两种模态的导波，其中在弯曲模态中F(1,1)模态衰减最小，速度最大，由于探头最先接收到的信号为速度最快的，所以该模态很容易与其他速度较慢的模态区别开来，适合作为激励波的最佳模态。

（3）在本文实验条件下，直径25mm，长890mm的圆钢，以0.1MHz为激发频率的F（1，1）弯曲模态导波可对试验中的深度2mm以及2mm以上的人工缺陷进行有效检测。而且我们根据缺陷在示波器中的时间，可以估算出缺陷与探头的距离。