長期處于應(yīng)力集中和交變載荷下的零部件極易出現(xiàn)表面裂紋,裂紋的存在會引起零部件機械性能的急劇降低,甚至引發(fā)大的安全事故。由于傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)不能克服非接觸、惡劣環(huán)境下測量的困難,加之工程領(lǐng)域為了提高零部件的機械性能通常會在其表面鍍上不同材料的涂層,也給檢測帶來了新的挑戰(zhàn)。所以利用激光超聲新型無損檢測方法實現(xiàn)對帶涂層金屬表面裂紋快速、便捷的檢測有著廣闊的應(yīng)用前景。本文采用有限元數(shù)值模擬方法建立了無/帶涂層、以及不同裂紋尺寸的物理模型,通過間接熱-結(jié)構(gòu)耦合的方式求得了不同物理模型下的溫度場和位移場,并研究了激光作用于無/帶涂層表面并激發(fā)出超聲波的物理過程。為研究涂層以及裂紋參數(shù)對聲表面波信號的影響,采用多種數(shù)學(xué)方法對不同物理模型下的聲表面波信號作對比分析,并通過有限元軟件獲得不同時刻的全場位移圖,對涂層帶來的影響進行了解釋。數(shù)值結(jié)果表明:當(dāng)涂層厚度遠小于裂紋深度時,可以通過RR波與RS波的到達時間差定量表征裂紋的深度;激光超聲技術(shù)在檢測帶油漆涂層零部件時,對涂層的厚度有一定的限制,當(dāng)涂層超過一定厚度時該檢測方法不再有效。最后,在無/帶涂層試件表面加工不同尺寸的裂紋,分別依托LUVI和Boss...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究進展
        1.2.1 激光激發(fā)超聲的理論研究進展
        1.2.2 激光超聲的國內(nèi)外應(yīng)用研究進展
        1.2.3 當(dāng)前研究存在的主要問題
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
2 激光激勵超聲的理論分析及檢測缺陷機理
    2.1 激光超聲的激發(fā)機制
        2.1.1 傳統(tǒng)激光超聲激發(fā)機制
        2.1.2 現(xiàn)代激光超聲的激發(fā)機制
    2.2 激光超聲的檢測方法
        2.2.1 壓電式換能器檢測方法
        2.2.2 零差干涉檢測方法
    2.3 激光超聲的有限元理論分析
        2.3.1 激光能量加載函數(shù)
        2.3.2 數(shù)值計算單元的選取
        2.3.3 熱傳導(dǎo)的有限元形式
        2.3.4 熱彈耦合的有限元形式
        2.3.5 激光超聲有限元求解流程
    2.4 本章小結(jié)
3 帶涂層金屬表面裂紋缺陷檢測的數(shù)值模擬
    3.1 數(shù)值模擬方法
        3.1.1 模型的建立
        3.1.2 計算參數(shù)的選取
    3.2 激光與材料相互作用產(chǎn)生瞬態(tài)溫度場的數(shù)值模擬
        3.2.1 無涂層時激光照射作用下的瞬態(tài)溫度場
        3.2.2 帶涂層時激光照射作用下的瞬態(tài)溫度場
    3.3 激光與材料相互作用產(chǎn)生超聲波的數(shù)值模擬
        3.3.1 無涂層時不同接收位置處的聲表面波與全場波形圖
        3.3.2 帶涂層時不同接收位置處的聲表面波與全場波形圖
    3.4 涂層對聲表面波信號的影響
        3.4.1 涂層對聲表面波時頻域信號的影響
        3.4.2 涂層對聲表面波波速的影響
    3.5 裂紋參數(shù)對聲表面波時頻域信號以及全場波形圖的影響
        3.5.1 表面裂紋對激光超聲波的影響
        3.5.2 表面裂紋深度對表面波時頻域信號的影響
        3.5.3 表面裂紋寬度聲表面波時頻域信號的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 帶涂層金屬表面裂紋缺陷檢測的實驗對比分析
    4.1 實驗系統(tǒng)及金屬樣板參數(shù)
        4.1.1 實驗系統(tǒng)
        4.1.2 金屬樣板參數(shù)
    4.2 實驗結(jié)果與對比分析
        4.2.1 有無涂層時的聲表面波對比分析
        4.2.2 不同接收位置處的聲表面波對比分析
        4.2.3 不同裂紋深度的檢測結(jié)果對比分析
        4.2.4 不同裂紋寬度的檢測結(jié)果對比分析
        4.2.5 裂紋作用下的透射波信號
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3927296