基于激光超聲檢測金屬材料表面缺陷的數值模擬.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的金屬材料中熱彈激發(fā)超聲波的產生和傳播特征。建立有限元數值模型，分別對不同性質固體材料中的激光超聲體力源的時空特征和超聲波產生機理、傳播特征之間定量關系進行了深入研究；并基于該模型數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理，進而提出了表面缺陷的位置、形狀及取向的檢測方法。
　　 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形成的溫度場以及在不同結構中激發(fā)的聲表面波及Lamb波的波形特征，并根據特征方程，獲得了Lamb波的色散特征。
　　 在同時考慮脈沖激光的時間分布和空間分布、材料的熱傳導效應和激光在材料中的光穿透效應，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生和傳播過程，得到了金屬和非金屬材料中激光超聲表面波的特征。結合對心波形，得到了不同力源模型下的應力場和對應超聲波波形間的定量關系。

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