题目：大型薄铝板的超声导波检测方法与实践

大型薄铝板是飞机蒙皮的主要材料，其质量好坏直接影响着飞机的安全性能，所以需要一种准确高效的缺陷检测方法。传统的超声无损检测技术是厚度方向上的单点检测，对面积较大厚度较薄的板状材料而言，这种方法不仅速度慢而且准确性差。因此，本文采用了超声导波的检测方法，薄板中的导波可以引起板厚方向上所有质点的振动，实现全范围检测，而且检测距离远、速度快。但是，由于导波的多模态特性及频散特性，数据分析往往非常复杂，因此，通过理论分析，选择合适的激发模态，并运用功能完善的检测系统可大大简化问题分析的复杂性。本课题正是针对这些问题对大型薄铝板的导波评价方法进行了理论结合实践的研究工作。首先，文章对薄板内导波的传播特性进行了系统的理论分析，归纳了导波的频散理论，分析了导波沿板厚方向的位移和能量分布情况，并分区域讨论了频散方程的转换形式，提出了频散方程的数值解法。然后，文章采用有限元方法分析了薄板中导波的传播特性，利用ANSYS软件仿真了不同模式的导波对板内的缺陷识别效果，并通过模拟回波波形，选择出了最合适的激励频率和导波模态。随后，文章介绍了一个导波特性计算软件的实现。从软件实现的功能入手，介绍了软件的整体架构方式，并分别叙述了各种特性的计算依据和方法，从而实现了任意材料频散曲线的绘制，并且增加了软件操作灵活性和应用广泛性的设计。接着，文章阐述了一套导波检测系统的设计与实现。系统的硬件设备根据仿真结果来选择；软件部分包括数据采集、信号分析、波形显示、保存读取和缺陷自动识别等功能模块，并实现了无缝集合。最后，文章介绍了利用之前完成的检测系统所做的两个导波实验。分别叙述了实验的目的、方法和步骤，通过对实验数据的分析处理，得出了有说服力实验结论。实验结论证实了理论分析和仿真结果的正确性，同时证实了导波用于大型薄铝板检测的可行性，并体现了其快速性的优点。