固体中缺陷的超声散射计算与测量技术研究

发布时间：2018-06-20 05:26

  本文选题：超声波 + 散射　； 参考：《华中科技大学》2014年硕士论文

【摘要】：为了研究超声波传播过程中与固体中缺陷的相互作用机理，本文利用有限元模拟仿真法和动态光弹法进行了深入研究。 一方面，通过有限元仿真法模拟超声波在固体中的传播特性。首先，以超声波在介质中的传播速度为参考量，分析、验证ANSYS软件对超声波在固体中的传播特性仿真的可行性；其次，利用ANSYS软件对圆孔、裂纹等典型缺陷模型进行超声波传播的有限元仿真，分析这两种缺陷与超声波的相互作用机理。 另一方面，基于静态光弹原理和频闪成像原理，设计研制动态光弹性观测装置，对超声波在固体中的传播特性进行实验研究。该动态光弹观测装置主要由光弹模块和频闪控制模块组成。光弹模块将应力的大小以光强弱的形式表现出来，具体表现为明暗条纹。频闪控制模块则主要弥补静态光弹原理的不足，实现声光同步延时控制功能。根据频闪成像原理的时序要求，利用Verilog硬件描述语言控制FPGA(FieldProgrammable Gate Array，现场可编程门阵列)平台，实现对实验装置的控制，再经过放大电路后驱动频闪LED光源，成功实现了超声波可视化的设计要求。
[Abstract]:In order to study the interaction mechanism between the ultrasonic wave and the defects in solids, the finite element simulation method and dynamic photoelastic method are used in this paper. On the one hand, the finite element simulation method is used to simulate the propagation characteristics of ultrasonic wave in solid. Firstly, taking the velocity of ultrasonic wave propagation in medium as reference, the feasibility of simulating the propagation characteristics of ultrasonic wave in solid by ANSYS software is verified. Secondly, the circular hole is simulated by ANSYS software. The finite element simulation of ultrasonic propagation is carried out on typical defect models such as cracks, and the interaction mechanism between these two defects and ultrasonic wave is analyzed. On the other hand, based on the principle of static photoelasticity and stroboscopic imaging, a dynamic photoelastic observation device is designed and developed, and the propagation characteristics of ultrasonic wave in solid are studied experimentally. The dynamic photoelastic observation device is mainly composed of photoelastic module and stroboscopic control module. The photoelastic module displays the stress in the form of light intensity and dark stripe. The stroboscopic control module mainly compensates the deficiency of the static photoelastic principle and realizes the acousto-optic synchronous delay control function. According to the timing requirement of stroboscopic imaging principle, using Verilog hardware description language to control FPGA FieldProgrammable Gate Array, to realize the control of experimental device, and then drive stroboscopic LED light source after amplifying circuit. The design requirements of ultrasonic visualization are successfully realized.
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB55

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本文编号：2043137