激光沖擊硬化材料表面粗糙度對激光聲表面波色散影響的研究.pdf

1、本文從理論和實驗方面研究了激光沖擊硬化材料表面粗糙度對激光聲表面波色散的影響。 首先從討論激光超聲產(chǎn)生的機制出發(fā)，明晰了熱彈機制和聲表面波的基本性質。介紹了常用的激光聲表面波的激發(fā)和探測方法，通過對常用探測方法對比分析，利用傳統(tǒng)的接觸式PVDF壓電薄膜傳感器探測在粗糙表面?zhèn)鞑サ募す饴暠砻娌ㄊ且粋€有效的方法，這為后面的實驗工作奠定了基礎。 建立了激光聲表面波在表面粗糙度很小的粗糙表面?zhèn)鞑サ睦碚撃Ｐ?。當粗糙表面橫向相關長度遠

2、小于激光聲表面波波長時，利用格林函數(shù)法近似求解得到了表面粗糙度對激光聲表面波色散影響解析式。從理論結果中看出激光聲表面波在粗糙表面?zhèn)鞑グl(fā)生色散現(xiàn)象不僅與表面粗糙度的兩個參數(shù)(粗糙度均方值δ，橫向相關長度α)有關，而且與材料的泊松比，楊氏模量，以及密度有關。當粗糙表面橫向相關長度遠小于聲表面波波長時，表面粗糙度對激光聲表面波的色散影響幾乎是線性的。 搭建了用Nd：YAG脈沖激光器激發(fā)，PVDF傳感器探測激光聲表面波的實驗系統(tǒng)。分別

3、對不同激光沖擊硬化次數(shù)下樣品表面拋光前后的激光聲表面波信號進行探測，通過對探測到的激光聲表面波信號進行頻譜分析，利用相位譜法得到激光聲表面波的相速度色散曲線。從激光沖擊硬化材料表面粗糙度對激光聲表面波影響的色散曲線中可以看出激光沖擊硬化材料表面粗糙度主要影響激光聲表面波的高頻成份，且隨著激光沖擊硬化次數(shù)的增加，表面粗糙度在引起激光聲表面波色散的所有因素當中作用越來越小。將實驗值和理論值對比分析后，得出理論色散解析式的正確性。 本