在无损检测、结构健康监测领域，导波（波导结构中传播的弹性波）因传播远、检测范围广成为研究重点。Abaqus的节点位移激励可精准模拟导波产生与传播，本文结合薄板Lamb波案例，详解仿真核心流程与要点。
一、基础认知
1. 导波特性
导波传播依赖结构边界约束，特性与几何、材料、激励频率相关，常见类型有纵波（P 波，质点振动与传播方向一致）、横波（S 波，含 SH 波、SV 波）、Lamb 波（薄板中纵波与 SV 波耦合形成，常用於健康监测）。节点位移激励通过给特定节点施加时间相关位移载荷激发导波，如垂直板面载荷激 Lamb 波，平行载荷激 SH 波。
2. 激励优势与适用场景
相比力、压力激励，节点位移激励可控性强（可预设幅值、频率等）、避免局部应力集中（适配薄结构）、与试验一致性高（模拟压电传感器伸缩），适用于薄板、杆、管道等导波传播模拟，尤其适合研究导波与缺陷相互作用。
二、仿真完整流程（薄板 Lamb 波案例）
设薄板尺寸 1000mm×200mm×3mm，材料为铝合金（E=70GPa，ν=0.3，ρ=2700kg/m³），激发 50kHz Lamb 波。
1. 建模准备
l几何建模：Part 模块选 “3D→Deformable→Shell”，绘 1000mm×200mm 矩形，含缺陷可借 Partition 工具划分裂纹区域。
l材料与截面：Property 模块新建铝合金材料，设壳截面关联材料，厚度 3mm 并赋值模型。
l网格划分：按 “波长匹配” 原则（网格≤λ/10，λ= 波速 / 频率，50kHz Lamb 波波速 5200m/s，λ=104mm，网格≤10mm），选 SC8R/C3D8R 单元，全局网格 8mm，缺陷区加密至 4mm，验证网格质量（长宽比≤5，畸变度≤0.8）。
l装配：Assembly 模块实例化 Part，确保位置便于操作。
2. 激励设置
l分析步：Step 模块建 “Dynamic, Explicit” 步，时间设 0.2s（覆盖导波传播全程），输出勾选 U、S、V，频率每 10 增量步 1 次。
l位移激励：Load 模块定义激励节点组（如 x=0mm 处节点，名 “Excitation_Nodes”），施位移载荷：约束 U1、U2，U3 自由；建 “Tabular” 幅值曲线 “Excitation_Wave”（汉宁窗调制正弦波，A=5μm，f₀=50kHz，N=5），关联 U3。非激励端选 2-3 节点约束防刚体运动。
3. 分析计算
Job 模块新建作业，设核心数提交，监控进度，无错误则进入后处理。
4. 结果后处理
l观察传播：Visualization 模块打开 odb 文件，动画播放 U3 位移云图，调整 Contour 范围至 - 5μm~5μm。
l提取数据：选监测节点（如 x=200mm、400mm 处），生成位移 - 时间曲线算波速（对比理论值验证），FFT 分析频谱（峰值应在 50kHz）。
l导出数据：将位移等数据导出为 csv，保存云图截图。
三、注意事项
1. 网格与单元：严格按 λ/10 设网格，选减缩积分单元（如 SC8R），避全积分单元剪切锁死。
2. 激励与边界：激励信号用汉宁窗调制（3-5 周期），边界避免过度约束（如仅约束 U3）。
3. 计算与验证：分析步时间适配传播过程，输出频率平衡精度与文件大小；借波速、波型验证结果。
四、应用拓展
可拓展至管道导波模拟（圆柱壳模型，圆周节点施载）、多激励源协同（相位差 180° 实现定向激励）、缺陷定量分析（建缺陷尺寸与信号关联模型）。
Abaqus节点位移激励模拟导波，关键在匹配导波特性与仿真参数，为工程仿真提供可靠方法，助力无损检测等领域研究。
