基于CIVA平臺的材料中超聲檢測聲場分布和小缺陷響應(yīng)建模仿真及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、本論文研究是在多項(xiàng)國家、省部級科研基金項(xiàng)目資助下，以金屬材料中板材和棒材以及碳纖維復(fù)合材料為研究對象，基于CIVA仿真平臺，對材料中超聲波聲場分布和小缺陷的回波響應(yīng)開展了建模仿真分析和實(shí)驗(yàn)研究。
　　在超聲聲場計(jì)算方面，利用基于Pencil法修正的瑞利積分(RIM)模型建立了適用于各類探頭及傳播介質(zhì)的超聲傳播模型，得到聲場分布與工件、探頭及檢測參數(shù)之間的定量關(guān)系。為了解決在實(shí)際工程應(yīng)用中，由于缺陷或結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性很難計(jì)算得到解析解的

2、問題，引入了基爾霍夫(Kirchhoff)近似和伯恩(Born)近似等理論，建立了基于近似理論的缺陷和結(jié)構(gòu)散射聲場模型，使得快速計(jì)算復(fù)雜缺陷和結(jié)構(gòu)散射聲場能夠得以實(shí)現(xiàn)。
　　針對金屬材料建立了碳鋼棒材模型和鋁制板材模型，將一些重要和常見的金屬材料中毫米級以下小缺陷（比如夾渣和裂紋）等效為圓柱體缺陷，建立平底孔人工缺陷模型。使用超聲仿真軟件CIVA建模分析了多種檢測條件對無缺陷金屬材料中聲場分布規(guī)律和含人工缺陷的金屬材料中缺陷回波響

3、應(yīng)規(guī)律的影響。搭建了基于脈沖反射法的水浸式超聲檢測實(shí)驗(yàn)平臺，使用含有0.8mm直徑平底孔人工缺陷的20＃鋼棒材模擬試塊和方形鋁塊板材模擬試塊對缺陷回波進(jìn)行了超聲檢測實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。針對碳纖維復(fù)合材料建立了32層薄板型無缺陷CFRP層壓板理想模型和72層厚截面含平底孔人工缺陷CFRP層壓板模型。使用CIVA仿真軟件分別進(jìn)行了聲場分布和缺陷響應(yīng)的仿真分析，并使用自建的超聲檢測實(shí)驗(yàn)平臺進(jìn)行了對應(yīng)的超聲檢測實(shí)驗(yàn)。
　　綜上所述，本文主要基于CI