超聲波在固體中傳播的有限元模擬.pdf

1、波在傳播的過程中如果改變了其單一的傳播路徑，就會發(fā)生反射、折射和衍射等現(xiàn)象。超聲波本身是一種高頻率的波，而且指向性很好，所以超聲波檢測的主要原理也是利用這些比其它波表現(xiàn)更加明顯的現(xiàn)象于來檢測評定被檢測的對象是否存在缺陷。目前國內(nèi)已經(jīng)開始初步的應(yīng)用處在國際上最為先進的兩種超聲檢測方法：相控陣與TOFD（衍射時差法）。由于起步緩慢，相關(guān)人才緊缺，設(shè)備也相應(yīng)的落后，為了促進超聲波檢測技術(shù)的發(fā)展，本文對超聲波檢測的兩種先進方法進行了有限元數(shù)值模

2、擬研究?？偟膩碇v，完整的研究分成二個部分，模擬研究是第一步，反推模擬過程是第二步，這里只是作第一部分的研究。主要的目的是證明有限元模擬仿真TOFD法檢測的過程是可行的，可以對檢測進行輔助，彌補了TOFD檢測手段的局限性。
　　模擬系統(tǒng)是由超聲探頭、楔塊與缺陷試塊三個模型構(gòu)成。超聲波時機械波，符合一般彈性波的傳播規(guī)律，首先確立其在固體中傳播的動態(tài)波動方程，然后再在有缺陷的模型中用TOFD法與相控陣法進行檢測，最后模擬超聲波的傳播過程

3、，與實驗結(jié)果進行對比分析。結(jié)果表明仿真中的回波幅值精確度不高，而缺陷回波的時間精度很高，這說明了將數(shù)值仿真應(yīng)用在只測量傳播時間就可以對缺陷進行定量的TOFD法中是切實可行的。
　　TOFD的超聲模型是根據(jù)惠更斯原理建立的，模擬的重點是怎么樣模擬相控陣的波源發(fā)射超聲波，怎么樣施加載荷以及在哪施加載荷。使用TOFD檢測方法得到的人工缺陷的實驗檢測結(jié)果與仿真結(jié)果的相符程度很高。從另外的角度上說，運用仿真手段在實際檢測中對檢測結(jié)果進行輔助