项目按照既定的计划开展了半无限材料和有限厚度材料中脉冲激光所产生的声场仿真（包括有限元仿真和半解析法仿真）研究，开发了声场仿真软件，能模拟多种缺陷如横穿孔、球孔、平底孔、裂缝等，并能够进行二维和三维仿真，软件考虑了底面反射波，缺陷反射波的模式转换，并能分别独立计算各模式。对理论仿真波形，分析了不同检测参数对射线偏移成像效果的影响，并开发了可处理二维和三维测量数据的成像软件。研究所提出的表面波抑制方法能有效提高成像质量，多模式波成像有助于剔除伪像。在上述研究的基础上，开展了缺陷的三维成像分析，并对矩形阵、圆环阵、同心圆阵以及随机阵进行了仿真分析和参数考察。在进行理论计算的同时，还根据研究内容设计加工了实验样品，并搭建了激光超声实验系统以及控制采集程序，开展了实验研究，取得了理论预期相一致的结果。项目研究结果表明激光超声成像方法能够对板中的缺陷进行成像，将来着重于实用化推广。 除了项目计划的内容外，还根据研究的进展，适度研究了激光超声衍射时间成像TOFD（Time of Flight Diffraction），该方法的优势在于能进行大范围的成像。 已经发表文章2篇，其中一篇SCI引用，参加了3次学术交流会议，其中一次被评为十佳优秀论文。一些重要研究结果还在分类整理中，完成后将向国际刊物投稿发表。 2100433B

薄板焊缝中缺陷尺寸小，周围结构复杂，成为无损检测中的难点。激光超声是一种非常有潜力的检测技术，本项目针对这一问题，提出采用脉冲激光扫描-干涉仪固定接收的检测方式，充分挖掘波形数据所包含的丰富信息，并进行多波成像研究。本项目拟从以下四个方面由浅入深地开展研究：1.半无限大材料中的多波偏移成像方法；2.有限厚度材料中的多波成像算法；3.不同类型缺陷时的子波成像质量及优化选择；4.三维多波成像方法及布阵优化。通过以上研究，建立有限厚度材料中的多波成像方法，得到对不同缺陷最为灵敏的子波成像，发展三维多波成像阵列布局优化的方法，并将其应用于激光超声系统，不需对焊缝表面进行处理，就可以对各种缺陷进行成像检测。通过本项目的研究，有望克服薄板焊缝中微缺陷的检测难题，具有良好的应用前景。

为了减轻负载，在航天、航空等现代工业制造中，越来越多地采用薄板多栅格焊接结构。受限于多栅格结构的复杂性以及结构中板材的厚度，现有的常规无损检测技术难以实施有效的焊接质量评定。因此，薄板多栅格焊接结构的质量检测一直是亟待解决的技术难题。针对这一技术问题，本项目提出采用超声Lamb 波技术实现声波一处激发、多缝检测的方法，并开展了复杂结构焊接缺陷超声检测机理及缺陷信号识别的研究工作。首先，采用基础实验和模拟仿真相结合的研究方法，探索了超声Lamb 波在复杂结构中的检测机理。相关研究主要包括：分析了不同模态超声Lamb波的激励条件、波结构，研究了不同条件下的回波模态识别；定量及定性研究了多栅格焊接结构中超声Lamb波的传播行为及与缺陷体的作用过程；分析了声波在栅格结构几何尺寸突变处及缺陷体处发生的反射及透射行为；通过模拟仿真实现了超声Lamb波传播过程的可视化，并对典型缺陷体超声Lamb波检测回波信号进行了预测；最终选择了行之有效的超声Lamb模态及频率。以检测机理的理论研究为指导，研究了超声Lamb波信号中的缺陷特征信息的识别方法，主要包括：基于HHT的缺陷尺寸量化测量；噪声信号抑制及缺陷信号复原；基于相位信息识别的走时提取；基于声影技术的栅格结构缺陷快速检测方法；高灵敏度线聚焦超声检测方法等。研究结果表明：HHT对于识别栅格结构检测的Lamb波模式具有效性，同时IMF1分量瞬时幅值的峰值对缺陷尺寸具有较好的表征效果；基于子波相关的改进小波噪声抑制具有更好的噪声去除效果，且具有更好的鲁棒性；基于改进维纳滤波技术的处理技术能有效提取信号的相位及走时信息；基于声影技术的缺陷快速检测方法，能够实现栅格结构中3条焊缝的同时检测。本项目的研究成果为薄板复杂结构构件难于实施无损检测的问题提供解决思路，进而为保证该种构件的生产质量及使用安全可靠性奠定基础。对于生产中的质量控制、节约原材料、改进工艺以及保障安全运行都有着极为重要的现实意义。 2100433B

受限于复杂几何结构带来的常规无损检测技术不可达性，薄板多栅格钎焊结构的焊接质量检测与评价成为其生产过程中的技术瓶颈。针对这一亟待解决的技术问题，根据前期研究基础，本项目突破常规超声脉冲波法单点检测的理念，提出采用超声Lamb波技术实现声波一处激发、多条钎缝检测的思路。瞄准本领域研究前沿，采用数值模拟技术分析Lamb波在多栅格钎焊结构中的传播行为；并以此为理论指导，采用先进的信号处理技术有效解读检测回波信号中的缺陷特征信息。具体研究内容包括：Lamb波在复杂结构中的传播及与缺陷体的作用过程分析；噪声信号抑制及缺陷信号复原；缺陷信号频散效应的消除及走时信息的提取。本项目旨在阐明复杂结构中Lamb波的反射、透射机理，揭示检测回波信号与缺陷形态之间的内在联系规律。其研究成果将为薄板复杂结构构件难于实施无损检测的问题提供解决思路，进而为保证该种构件的生产质量及使用安全可靠性奠定基础。

以宇航焊接结构（件）FSW焊接头缺陷检测及评价为背景，本项目尝试发展一种基于激光超声的FSW典型焊缝缺陷（根部未焊合、S线和孔洞）表征及质量评价的理论和方法。主要研究内容包括：设计FSW焊缝缺陷激光超声检测系统，提出采用激光定相位阵列激发超声波的新方法；建立典型FSW焊缝缺陷（根部未焊合、S线和孔洞）试样的纵波、导波和界面波评价体系；探究从反射纵波/直达纵波幅度比值、频散曲线以及界面波衰减等角度提取缺陷信息的方法；发展支持向量机知识提取与建模方法探究FSW焊缝缺陷的定量识别与分类策略。试图为解决FSW接头焊接缺陷定量描述和识别分类的难题提供有价值的科学方法和技术途径，并形成一定的理论方法及其技术应用的创新性结果。