超聲波在固體中傳播的有限元模擬.pdf

1、波在傳播的過(guò)程中如果改變了其單一的傳播路徑，就會(huì)發(fā)生反射、折射和衍射等現(xiàn)象。超聲波本身是一種高頻率的波，而且指向性很好，所以超聲波檢測(cè)的主要原理也是利用這些比其它波表現(xiàn)更加明顯的現(xiàn)象于來(lái)檢測(cè)評(píng)定被檢測(cè)的對(duì)象是否存在缺陷。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)開(kāi)始初步的應(yīng)用處在國(guó)際上最為先進(jìn)的兩種超聲檢測(cè)方法：相控陣與TOFD（衍射時(shí)差法）。由于起步緩慢，相關(guān)人才緊缺，設(shè)備也相應(yīng)的落后，為了促進(jìn)超聲波檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，本文對(duì)超聲波檢測(cè)的兩種先進(jìn)方法進(jìn)行了有限元數(shù)值模

2、擬研究?？偟膩?lái)講，完整的研究分成二個(gè)部分，模擬研究是第一步，反推模擬過(guò)程是第二步，這里只是作第一部分的研究。主要的目的是證明有限元模擬仿真TOFD法檢測(cè)的過(guò)程是可行的，可以對(duì)檢測(cè)進(jìn)行輔助，彌補(bǔ)了TOFD檢測(cè)手段的局限性。
　　模擬系統(tǒng)是由超聲探頭、楔塊與缺陷試塊三個(gè)模型構(gòu)成。超聲波時(shí)機(jī)械波，符合一般彈性波的傳播規(guī)律，首先確立其在固體中傳播的動(dòng)態(tài)波動(dòng)方程，然后再在有缺陷的模型中用TOFD法與相控陣法進(jìn)行檢測(cè)，最后模擬超聲波的傳播過(guò)程

3、，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。結(jié)果表明仿真中的回波幅值精確度不高，而缺陷回波的時(shí)間精度很高，這說(shuō)明了將數(shù)值仿真應(yīng)用在只測(cè)量傳播時(shí)間就可以對(duì)缺陷進(jìn)行定量的TOFD法中是切實(shí)可行的。
　　TOFD的超聲模型是根據(jù)惠更斯原理建立的，模擬的重點(diǎn)是怎么樣模擬相控陣的波源發(fā)射超聲波，怎么樣施加載荷以及在哪施加載荷。使用TOFD檢測(cè)方法得到的人工缺陷的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)結(jié)果與仿真結(jié)果的相符程度很高。從另外的角度上說(shuō)，運(yùn)用仿真手段在實(shí)際檢測(cè)中對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行輔助