本文關(guān)鍵詞：超聲縱波在缺陷固體中散射的數(shù)值模擬及可視化裝置研究

  更多相關(guān)文章： 超聲波散射 有限元仿真 動態(tài)光彈法 聲光延時 光彈圖像

【摘要】：超聲波無損檢測技術(shù)廣泛應(yīng)用于鐵路、石油化工、機械制造、航空航天和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,而超聲波是一種不可見的波,其在固體內(nèi)的傳播規(guī)律主要靠換能器在固體表面接收到的回波信號來推斷,因此實現(xiàn)超聲波傳播的可視化,并用來研究超聲波的傳播和散射規(guī)律,可以為超聲波無損檢測技術(shù)的應(yīng)用提供實驗依據(jù)。本文首先利用ANSYS軟件對超聲縱波在不同缺陷模型中的傳播和散射行為進行了有限元仿真,然后設(shè)計動態(tài)光彈實驗裝置獲得超聲縱波在同尺寸、同缺陷的透明固體中的傳播圖像,并與仿真結(jié)果基本一致,從而為有限元仿真研究超聲波在不透明、復(fù)雜缺陷固體中的傳播規(guī)律提供實驗依據(jù)。在可視化實驗部分,本文成功設(shè)計了由超聲發(fā)射模塊、聲光延時模塊、脈沖放大模塊和光路系統(tǒng)模塊組成的動態(tài)光彈實驗裝置。利用超聲發(fā)射模塊獲得超聲縱波的同步信號,通過Verilog語言編程控制聲光延時模塊實現(xiàn)同步信號延時,進而觸發(fā)脈沖放大模塊產(chǎn)生大電流、窄脈寬的矩形波信號,用以驅(qū)動光路系統(tǒng)模塊中的LED光源,最終使超聲縱波傳播過程中引起的應(yīng)力大小的變化轉(zhuǎn)變成光強的變化,并在光彈圖像上以明暗條紋的形式表現(xiàn)出來。并將獲得的光彈圖像與仿真結(jié)果進行對比研究,通過分析超聲縱波傳播和散射過程中出現(xiàn)的波型轉(zhuǎn)換、爬波、掠入射和尖角散射現(xiàn)象,發(fā)現(xiàn)仿真結(jié)果與實驗結(jié)果基本一致。本文同時也對未來研究做了展望,未來可以配合圖像處理技術(shù)對超聲波的傳播和散射進行更加深入的定量研究。
【關(guān)鍵詞】：超聲波散射 有限元仿真 動態(tài)光彈法 聲光延時 光彈圖像
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG115.285
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 課題背景及意義9-10
• 1.2 超聲波傳播特性的數(shù)值方法研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 超聲波傳播特性的實驗方法研究現(xiàn)狀12-14
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容14-16
• 2 超聲波在固體中傳播理論16-23
• 2.1 超聲波在無限大固體中的傳播理論16-17
• 2.2 超聲波在有缺陷固體中的散射理論17-18
• 2.3 超聲縱波在界面處的傳播特性18-23
• 3 超聲波在固體中傳播的數(shù)值模擬分析23-32
• 3.1 ANSYS進行超聲波傳播有限元仿真的參數(shù)設(shè)定23-26
• 3.2 無缺陷固體中的有限元仿真26-27
• 3.3 圓孔缺陷固體中的有限元仿真27-30
• 3.4 深槽缺陷固體中的有限元仿真30-32
• 4 動態(tài)光彈法理論及實驗裝置設(shè)計32-47
• 4.1 動態(tài)光彈法原理32-37
• 4.2 動態(tài)光彈實驗裝置設(shè)計37-47
• 5 超聲脈沖縱波的動態(tài)光彈實驗47-55
• 5.1 樣品選材及樣品中聲速的測定47-48
• 5.2 無缺陷樣品中的動態(tài)光彈實驗48-50
• 5.3 圓孔缺陷樣品中的動態(tài)光彈實驗50-52
• 5.4 深槽缺陷樣品中的動態(tài)光彈實驗52-55
• 6 結(jié)論與展望55-57
• 6.1 全文總結(jié)55-56
• 6.2 展望56-57
• 致謝57-58
• 參考文獻58-61

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本文編號：587538