板状材料中激光激发超声波的数值模拟

发布时间：2020-12-12 21:01

　　COMSOL Multiphysics仿真软件数值模拟了激光线源热弹激发超声波的物理过程,进行了理论分析和实验验证,阐述了激光超声的激发原理,给出了时间步长及空间步长的选取原则。基于有限元方法建立了二维平面应变模型,通过求解计算得到了激光热弹激发出声波的传播规律和缺陷回波,并对其进行了时域分析。结果表明,当缺陷大小、检测点保持不变的情况下,缺陷位置距离入射点越远,接收到回波的时间越长,并且有一定的衰减;当检测点、缺陷位置保持不变的情况下,当缺陷深度为0.05 mm时,就能够接受到缺陷回波信号,在一定范围内缺陷回波振幅随着表面缺陷的加深而增加,当缺陷深度为0.4 mm之后,缺陷回波的振幅趋于稳定。 

【文章来源】：应用激光. 2020年01期 北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

数值模拟模型

脉冲激光的空间分布

图2 脉冲激光的空间分布空间步长在仿真软件中表现为网格。一般情况下,为满足描述激光作用后的弹性波的传播精度要求,要求网格小于弹性波的波长的1/4,而材料中超声波的最小波长可用下式来估计[17]

【参考文献】：
期刊论文
[1]激光超声测量金属材料弹性常数实验与有限元分析[J]. 战宇,林中亚,刘常升.  东北大学学报(自然科学版). 2018(09)
[2]激光超声技术在先进复合材料无损检测中的应用研究[J]. 孙广开,周正干,陈曦.  失效分析与预防. 2016(05)
[3]基于COMSOL多物理场耦合仿真建模方法研究[J]. 李淑君,王惠泉,赵文玉,孟文俊,文豪.  机械工程与自动化. 2014(04)
[4]基于应力-位移混合有限元法的激光超声数值模拟[J]. 许伯强,刘洪凯,徐桂东,徐晨光,李俊敏.  激光技术. 2014(02)
[5]利用激光超声研究功能梯度材料中声表面波的传播特性[J]. 程曦,徐晓东,刘晓峻.  声学学报. 2011(02)
[6]环状激光作用于薄管产生温度场的有限元模拟[J]. 曹豆豆,王开圣,杨雁南.  激光技术. 2010(06)
[7]激光激发Lamb波的有限元时域和频域数值分析[J]. 孙宏祥,许伯强.  中国激光. 2010(02)

博士论文
[1]基于激光技术的振动和超声检测方法研究[D]. 张超.南京航空航天大学 2016
[2]基于激光超声检测金属材料表面缺陷的数值模拟[D]. 戴永.江苏大学 2011

硕士论文
[1]声表面波用于表面加工损伤检测有限元仿真技术研究[D]. 盛金月.天津大学 2016
[2]基于激光超声技术的金属表面缺陷检测研究[D]. 张颖志.大连理工大学 2015
[3]基于反射横波的金属材料内部缺陷激光超声检测研究[D]. 李远林.南京理工大学 2014
[4]激光超声有限元分析与信号检测方法研究[D]. 罗玉昆.国防科学技术大学 2012



本文编号：2913268