杆中导波声弹性效应分析与数值模拟研究*

大型钢结构在役应力检测意义重大，基于超声导波声弹性效应进行应力检测具有潜在的优势。本文基于等效弹性常数法研究了杆中超声导波的声弹性效应。通过计算典型钢结构构件钢杆的频散曲线，确定了检测频率范围，对不同工作应力状态下L（0,1）、F（1,1）与T（0,1）模态的群速度值进行了理论分析与数值模拟。结果表明： L（0,1）模态较适合于钢杆轴力检测， F（1,1）、T（0,1）模态声弹性效应较弱，不适合于应力检测； L（0,1）模态的声弹性效应随着频率的增加而减弱；理论分析与有限元计算对声弹性效应的验证都与波结构轴向位移对声弹性效应的判断得到了较好的吻合。