基于半解析有限元法的多层复合环面周向导波计算

周向超声导波在多层复合圆管的快速缺陷检测与定量材料表征方面具有优秀的应用潜力,结合传感器网络技术,可构建智能材料与结构。精确计算周向导波的频散特性是实现上述目标的关键。传统的频散曲线求解方法大多只适用于各向同性介质且单层环面的情形,而对于工程结构中多层复合圆管则难以甚至无法求解。从弹性波动理论出发,结合COMSOL Multiphysics商用分析平台,发展了半解析有限元（SAFE）方法的计算框架,实现了对周向导波频散关系的精确求解,并在两种典型工业复合圆管结构中得到应用验证。研究表明,所提出的方法可以计算任意材料属性、任意层数以及任意环向截面形状的复合圆管中周向导波的频散曲线,具有重要的工程应用价值。