T 型加筋薄板应力波传播模拟全指南
研究背景与模型对比
1、核心问题聚焦
弹性波在加筋结构中的反射、透射及模式转换现象，是飞行器壁板健康监测的关键课题。对比分析含 T 型筋条与无筋条的薄板模型，揭示加强筋对应力波传播特性的影响机制。
2、模型参数对照表
ABAQUS 实操全流程
1、 模型构建六步曲
截面绘制：在 Sketch 模块绘制梯形截面（上底 20mm / 下底 40mm / 高 2mm），矩形筋条（宽 40mm / 高 38mm），通过 Extrude 命令拉伸 25mm。
网格划分：采用结构化网格，全局尺寸 25mm，筋条与板连接区域局部细化至 0.2mm（满足 Mace 准则：单元尺寸≤最小波长 / 10）。
材料赋值
边界设置：左侧施加 Fixed 固定约束，右侧添加 200mm 长无反射边界（分 20 层，阻尼系数从 0 递增至 1.5×10⁶）。
载荷施加：在板左侧表面施加半正弦压力载荷（峰值 1MPa，中心频率 150kHz），模拟应力波激励。
参考点创建：
选择板上表面左右中点，通过 “Create Reference Point” 生成 RP1（提取入射波能量）。
选择板下表面左右中点，生成 RP2（提取透射波能量）。
关键参数设置
透射 / 反射系数定义与提取
理论定义
透射系数 (T)：透射波能量与入射波能量的比值，公式为：
以参考点入射波的能量作为基准，分别计算反射 S0 模式能量、反射 A0 模式能量、透射 S0 模式能量和透射 A0 模式能量，定义反射系数、透射系数
ABAQUS 提取流程
创建能量输出集：
Set1：包含 RP1 周围 10 个节点，输出入射波能量。
Set2：包含 RP2 周围 10 个节点，输出透射波能量。
后处理分析：
在 Visualization 模块调用 “History Output”，绘制 Set1 与 Set2 的能量 - 时间曲线。 取应力波稳定传播时段（如 10-20μs），计算能量积分值代入公式。
对比结果分析
结论：T 型筋条使应力波透射能量降低 27%，反射能量增加 125%，主要因筋条与板的刚度不连续导致波模式转换（纵波→横波 + 弯曲波），增加能量耗散路径。
后处理可视化技巧
能量曲线解读
内能曲线：含筋条模型的内能峰值（0.85e-4J）比无筋条模型（0.56e-4J）高 52%，表明筋条阻碍波传播，导致更多能量转化为结构内能。
应变能分布：无筋条模型应变能呈均匀扩散，含筋条模型在筋条根部出现应变能集中（颜色深紫区域），提示此处为疲劳损伤易发源区。
波传播动画制作
在 Step 模块启用 “Field Output”，勾选 U（位移）、S（应力）。 在 Visualization 模块使用 “Animate” 功能，设置播放速度 20 帧 / 秒，观察应力波遇筋条后的反射波纹与模式转换现象。
三、工程应用价值 结构健康监测：通过透射系数变化可定量评估筋条与板的连接损伤（如脱胶），当 T 值突然升高 15% 以上时，提示可能存在界面失效。
优化设计指导：建议将筋条根部倒圆角（R=5mm），可使反射系数降低 12%，减少应力集中风险。
仿真参数校准：实际工程中可通过对比实测透射波信号与仿真结果，反推材料阻尼系数（建议取值范围 0.18-0.25），提高模型精度。
关键操作快捷键 网格划分：Ctrl+M 快速调用 Sizing 功能 参考点创建：Shift+R 激活参考点工具 能量曲线绘制：F6 直接打开 History Output 对话框
