陕西师范大学学报(自然科学版)

作者：陈金龙, 郑明方, 宋彬磊, 马宏伟, 卢超, 李楠, 郑阳

单位：东莞理工学院生态环境与建筑工程学院,广东东莞523808,南昌航空大学仪器科学与光电工程学院,江西南昌330000,东莞理工学院国际空天技术研究院,广东东莞523808,西北工业大学深圳研究院,广东深圳518057,中国特种设备检测研究院,北京100029,广东省城市生命线工程智慧防灾与应急技术重点实验室,广东东莞523808

关键词：时域谱元法,复合材料板,超声导波,波速曲线,并行计算,S0模态

基金：广东省基础与应用基础研究基金(2023B1515120080),广东省基础与应用基础研究基金(2021B1515120090),国家自然科学基金(51905099),广东省普通高校重点科研平台和项目高端装备制造重点领域专项项目(2022ZDX3032)

基于时域谱元法开发了GPU并行算法,并系统研究了各向异性板中S0模态导波的传播特性。将高阶谱单元离散技术与CUDA计算平台相结合实现了并行化计算,建立了复合材料板导波传播的数值模型,精准模拟了导波在复合材料板中的激发与传播过程,进而提取S0模态特征并计算其波速,并据此绘制S0模态波速分布曲线。搭建实验系统,以压电传感器作为激励单元,对T300复合材料板开展S0模态导波传播实验。数值结果表明:通过引入单元级并行计算与“无矩阵化”组装策略,有效提升了模拟效率并显著降低了内存消耗;该方法在保证高精度的同时,大幅优于传统谱元法的计算性能与资源占用。数值模拟结果与实验测量数据高度吻合,能够准确捕捉S0模态的波速曲线,验证了所提并行时域谱元法的准确性和可行性。研究结果为复合材料板健康监测提供了有效的理论基础。

来源：2026年第2期

《陕西师范大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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