鋁材管道中激光激發(fā)聲表面波的數(shù)值模擬研究.pdf

1、本文基于激光超聲熱彈激發(fā)機制，采用有限元方法，建立了用于探究脈沖激光在金屬鋁質(zhì)管（柱）狀材料中激發(fā)超聲的有限元模型，進而對鋁質(zhì)管（柱）狀材料中超聲波的激發(fā)過程進行了一系列的有限元模擬，主要探究了頭波的產(chǎn)生機制、傳播路徑及規(guī)律，分析了均勻管道中管壁厚度對超聲信號成分的選擇，研究了非均勻管道中不同位置處管壁厚度對超聲信號的影響。
　　在對頭波的產(chǎn)生機制和傳播路徑進行分析的過程中，應(yīng)用有限元方法，建立了逐步空心化的模型，進行了一系列脈沖

2、激光在圓柱側(cè)面激發(fā)超聲波的有限元模擬，模擬結(jié)果表明：頭波在柱體內(nèi)部一定角度范圍（臨界角）內(nèi)產(chǎn)生，并以略大于瑞利波的速度沿直線傳播，在傳播過程中逐漸遠離瑞利波，并向縱波逼近；在界面處，一部分頭波滲透出來沿周向傳播，并迅速衰減，另一部分則發(fā)生反射，沿直線傳播至界面處滲出，沒有發(fā)生明顯的衰減。
　　在探究管壁厚度對超聲信號的產(chǎn)生與探測的影響時，建立了一種均勻管道模型和三種理想化的偏心管道模型，分別探究均勻管壁厚度變化和激發(fā)源處、接收端處

3、及傳播路徑上等畸變管壁厚度的變化對超聲信號產(chǎn)生的影響，模擬結(jié)果表明：管壁厚度在一定程度上決定了所產(chǎn)生的超聲信號的成分，并且在一定范圍內(nèi)超聲信號也會隨著管壁厚度的變化而變化；激發(fā)源處及其附近一定范圍內(nèi)管壁厚度對超聲信號成分的影響比較顯著，能在某種程度上決定所產(chǎn)生的超聲的頻率、幅度等特征；當(dāng)接收端處管壁厚度較薄時，無法探測到可分辨的瑞利波信號；傳播路徑上管壁厚度變小到一定程度后，高頻成分會出現(xiàn)明顯的衰減，但隨著厚度的增大又會在一定程度內(nèi)恢復(fù)