發(fā)布時(shí)間：2024-04-27 02:51

　　為了利用激光超聲技術(shù)檢測(cè)裂紋信息,本文基于有限元分析軟件(COMSOL)的熱-固耦合物理場(chǎng),建立激光超聲無(wú)損檢測(cè)模型,從激光的功率密度、空間分布、時(shí)間分布將激光等效成表面力源,采用完美匹配層、低反射邊界、熱絕緣邊界消除邊界回波。通過(guò)固定激勵(lì)源與探針的距離,對(duì)探針信號(hào)的分析,進(jìn)行了不同位置裂紋對(duì)脈沖回波峰值及到達(dá)時(shí)間影響規(guī)律的仿真,與實(shí)驗(yàn)相比較,此模型具有很高的正確性。結(jié)果表明:固定激勵(lì)源與探針的距離,脈沖回波的峰值會(huì)隨著裂紋與探針距離的減少而增大,脈沖回波的到達(dá)時(shí)間會(huì)逐漸提前;透射波的幅值會(huì)衰減,到達(dá)時(shí)間會(huì)稍有延遲。

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【部分圖文】：

圖1激光輻照樣品表面結(jié)構(gòu)示意圖

由于金屬材料的各向同性,仿真中建立一塊長(zhǎng)40mm,寬10mm的2D模型,裂紋深度1mm。設(shè)置一束脈沖激光垂直照射于材料表面,其位置距離左邊界11mm;另有一束探測(cè)激光同樣垂直于材料表面接收超聲波,位置距離左邊17mm。激勵(lì)激光與探測(cè)激光初始位置相對(duì)固定,樣品材料向左側(cè)移....

圖2原模型和擴(kuò)展模型

圖1激光輻照樣品表面結(jié)構(gòu)示意圖3.2激光熱源參數(shù)的設(shè)置

圖3激光能量空間、時(shí)間分布函數(shù)

式中,t0為脈沖激光的上升時(shí)間,取14ns,載荷作用時(shí)間取100ns。2.3網(wǎng)格劃分

圖4劃分網(wǎng)格

網(wǎng)格的劃分最直接影響仿真結(jié)果的準(zhǔn)確性。激光作用在不透明金屬材料上時(shí),只有表面及亞表面(最多幾微米)能吸收激光的能量產(chǎn)生熱膨脹,為滿足彈性波傳播的精度要求,必須將網(wǎng)格大小控制在彈性波波長(zhǎng)的25%以下[12]。經(jīng)計(jì)算,λmin為666μm,本文取最小網(wǎng)格為22.5μm,最大網(wǎng)格....

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