基于激光超聲檢測(cè)金屬材料表面缺陷的數(shù)值模擬.pdf

1、采用解析法和有限元兩種方法研究脈沖激光在不同性質(zhì)的金屬材料中熱彈激發(fā)超聲波的產(chǎn)生和傳播特征。建立有限元數(shù)值模型，分別對(duì)不同性質(zhì)固體材料中的激光超聲體力源的時(shí)空特征和超聲波產(chǎn)生機(jī)理、傳播特征之間定量關(guān)系進(jìn)行了深入研究；并基于該模型數(shù)值模擬研究了線光源激光聲表面波與表面缺陷的相互作用機(jī)理，進(jìn)而提出了表面缺陷的位置、形狀及取向的檢測(cè)方法。
　　 基于激光熱彈性激發(fā)超聲波的熱彈性理論，采用積分變換法解析求解熱彈性耦合方程，分析研究了脈沖

2、激光線源輻照各向同性固體介質(zhì)形成的溫度場(chǎng)以及在不同結(jié)構(gòu)中激發(fā)的聲表面波及Lamb波的波形特征，并根據(jù)特征方程，獲得了Lamb波的色散特征。
　　 在同時(shí)考慮脈沖激光的時(shí)間分布和空間分布、材料的熱傳導(dǎo)效應(yīng)和激光在材料中的光穿透效應(yīng)，分別研究了金屬材料和非金屬材料中激光熱彈超聲力源特征和超聲波的產(chǎn)生和傳播過(guò)程，得到了金屬和非金屬材料中激光超聲表面波的特征。結(jié)合對(duì)心波形，得到了不同力源模型下的應(yīng)力場(chǎng)和對(duì)應(yīng)超聲波波形間的定量關(guān)系。

3、>　　 利用有限元方法對(duì)脈沖激光線源作用于缺陷附近時(shí)產(chǎn)生的溫度場(chǎng)和聲場(chǎng)進(jìn)行了模擬研究，分析了缺陷的存在對(duì)溫度場(chǎng)和聲場(chǎng)的影響，討論了不同缺陷深度及不同的缺陷取向時(shí)超聲波場(chǎng)分布的變化，并對(duì)近場(chǎng)激光超聲波產(chǎn)生的表面波峰-峰值增大的現(xiàn)象提出了物理解釋。隨著缺陷深度的變化，超聲波場(chǎng)的分布整體上呈現(xiàn)反射聲場(chǎng)能量增大，透射聲場(chǎng)能量減小的特點(diǎn)；在激光源同側(cè)接收到的表面波信號(hào)是由直達(dá)波和反射波組成，反射波是從缺陷上端反射的，到達(dá)時(shí)間與幅度都不隨缺陷深度