金屬材料表面缺陷及殘余應(yīng)力的激光超聲無損檢測(cè)研究.pdf

1、本文從有限元數(shù)值計(jì)算和實(shí)驗(yàn)兩方面研究了掃描激光源法檢測(cè)板狀和柱狀金屬材料表面微小缺陷的機(jī)理和激光聲表面波傳播特性，并針對(duì)表面缺陷的重要成因--表面應(yīng)力，建立了激光超聲應(yīng)力探測(cè)系統(tǒng)。 改進(jìn)了差分式光偏轉(zhuǎn)聲表面波探測(cè)系統(tǒng)的光路結(jié)構(gòu)，提高了超聲表面波探測(cè)的空間分辨率，并采用蒙特卡洛算法對(duì)光束在測(cè)量系統(tǒng)中的傳播過程進(jìn)行了數(shù)值模擬，對(duì)系統(tǒng)的探測(cè)機(jī)制、線性度進(jìn)行了討論。為了驗(yàn)證該探測(cè)系統(tǒng)的有效性，采用掃描線光源法，以該探測(cè)系統(tǒng)來接收超聲表面

2、波，實(shí)現(xiàn)了平板金屬材料表面微小缺陷的探測(cè)。 基于激光熱彈性激發(fā)超聲波的經(jīng)典理論，利用有限元計(jì)算方法對(duì)脈沖激光線源作用于缺陷邊緣時(shí)產(chǎn)生的溫度場(chǎng)和聲場(chǎng)進(jìn)行了模擬，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下超聲場(chǎng)分布的變化，并對(duì)激光線源掃描至缺陷邊緣時(shí)產(chǎn)生的表面波峰－峰值增大的現(xiàn)象進(jìn)行了解釋。 將掃描線源技術(shù)應(yīng)用于柱狀金屬材料表面缺陷的檢測(cè)，用有限元方法分別模擬了傳統(tǒng)pitch-catch法和掃描線源方法探測(cè)柱

3、狀材料表面缺陷的過程，比較了兩種方法得到的缺陷信息，討論了缺陷深度對(duì)這兩種方法有效性的影響。從數(shù)值計(jì)算結(jié)果中發(fā)現(xiàn)，掃描線源法應(yīng)用于柱狀材料與平板材料上時(shí)產(chǎn)生的現(xiàn)象不同，建立了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)。 建立了金屬表面應(yīng)力分布的激光超聲探測(cè)系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)測(cè)量了鋁合金表面焊接時(shí)遺留的殘余應(yīng)力。該探測(cè)系統(tǒng)采用激發(fā)源和被測(cè)樣品二維平移方式，實(shí)現(xiàn)了在樣品表面的快速二維掃描，根據(jù)測(cè)得不同傳播距離的超聲表面波信號(hào)，采用波形相關(guān)算法，計(jì)算出聲表面