收藏本站
《江苏大学》 2011年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于激光超声检测金属材料表面缺陷的数值模拟

戴永  
【摘要】:采用解析法和有限元两种方法研究脉冲激光存不同性质的金属材料中热弹激发超声波的产生和传播特征。建立有限元数值模型,分别对不同性质固体材料中的激光超声体力源的时空特征和超声波产生机理、传播特征之间定量关系进行了深入研究;并基于该模型数值模拟研究了线光源激光声表面波与表面缺陷的相互作用机理,进而提出了表面缺陷的位置、形状及取向的检测方法。 基于激光热弹性激发超声波的热弹性理论,采用积分变换法解析求解热弹性耦合方程,分析研究了脉冲激光线源辐照各向同性固体介质形成的温度场以及在不同结构中激发的声表面波及Lamb波的波形特征,并根据特征方程,获得了Lamb波的色散特征。 在同时考虑脉冲激光的时间分布和空间分布、材料的热传导效应和激光在材料中的光穿透效应,分别研究了金属材料和非金属材料中激光热弹超声力源特征和超声波的产生和传播过程,得到了金属和非金属材料中激光超声表面波的特征。结合对心波形,得到了不同力源模型下的应力场和对应超声波波形间的定量关系。 利用有限元方法对脉冲激光线源作用于缺陷附近时产生的温度场和声场进行了模拟研究,分析了缺陷的存在对温度场和声场的影响,讨论了不同缺陷深度及不同的缺陷取向时超声波场分布的变化,并对近场激光超声波产生的表面波峰—峰值增大的现象提出了物理解释。随着缺陷深度的变化,超声波场的分布整体上呈现反射声场能量增大,透射声场能量减小的特点;在激光源同侧接收到的表面波信号是由直达波和反射波组成,反射波是从缺陷上端反射的,到达时间与幅度都不随缺陷深度变化;在缺陷底端反射时发生波的模态转化,相应波的到达时间随着缺陷深度的增大而延后的特征,在此基础上提出了利用激光超声表面波检测表面缺陷的位置、大小及取向的检测方法。 本文的研究结果将对金属材料表面缺陷的激光超声无损检测提供理论和实验依据,也有助于激光超声无损检测技术进一步发展和应用。
【学位授予单位】:江苏大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG115

手机知网App
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
1 张淑仪;;超声无损检测高新技术[J];国际学术动态;1998年08期
2 孟振庭;激光脉冲激发的超声脉冲波形的理论研究[J];科技通报;2001年05期
3 胡文祥,钱梦騄;激光脉冲线源位移场的数值与实验研究[J];声学学报;2000年04期
4 韩庆邦;钱梦騄;;激光激发粘弹表面波特性分析[J];声学学报;2007年04期
5 张淑仪;激光超声与材料无损评价[J];应用声学;1992年04期
6 章肖融;用激光超声评估复合材料[J];应用声学;2000年05期
7 高会栋,沈中华,徐晓东,张淑仪;固体中脉冲激光激发声表面波的理论研究[J];应用声学;2002年05期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 钟赛意,汤国辉,王善荣;功率超声波在农产品加工中应用的研究进展[J];安徽农业科学;2005年08期
2 杨黎燕;赵新法;;超声波提取决明子蒽醌成分的研究[J];安徽农业科学;2008年05期
3 王建安;苑光辉;李艳芝;王洪英;吴国荣;;超声法提取芦笋老茎中多糖的最佳工艺优化[J];安徽农业科学;2009年28期
4 朱轶婷;吴周和;徐凡;;响应面分析法优化超声波辅助提取芦笋多糖工艺条件的研究[J];氨基酸和生物资源;2011年01期
5 韩秀甫,滕永平,吴迪,吴军芳,张娜,王立新;超声换能器暂态声场的理论分析与计算[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2004年03期
6 杨录,韩焱,程耀瑜;钢质药筒不等厚焊缝超声检测技术研究[J];兵器材料科学与工程;2003年05期
7 林晓辉;张赤斌;任维松;蒋书运;欧阳全会;;A theoretical model of the femtosecond laser ablation of semiconductors considering inverse bremsstrahlung absorption[J];半导体学报;2012年04期
8 陈镇方;李保卫;赵瑞超;张邦文;;超声波辅助高梯度磁选的试验探索[J];内蒙古科技大学学报;2010年01期
9 王保强,马尚昌,高胜东,陈槐卿,傅恒周;医用超声治疗机研制中几个问题的研究[J];成都气象学院学报;2000年02期
10 高永慧,王宗和;用脉冲串声波测量声速[J];承德石油高等专科学校学报;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杨海燕;李保国;;超声萃取植物香料的试验研究[A];中国机械工程学会包装与食品工程分会第五届学术年会论文集[C];1998年
2 邱建荣;姜雄伟;朱从善;;飞秒激光诱导玻璃功能微结构[A];2005中国硅酸盐学会特种玻璃分会学术研讨会会议论文集[C];2005年
3 邱建荣;姜雄伟;朱从善;;飞秒激光诱导玻璃功能微结构[A];庆祝中国硅酸盐学会成立六十周年专辑[C];2005年
4 齐立涛;;在不锈钢表面利用飞秒激光加工微小结构的试验研究[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年
5 钱梦騄;王浩;;粘接界面的氢键模型与弹簧边界条件[A];中国声学学会2006年全国声学学术会议论文集[C];2006年
6 冯中营;吴胜举;周凤梅;黄利波;;超声及其联用技术的杀菌效果[A];中国声学学会2007年青年学术会议论文集(上)[C];2007年
7 王浩;钱梦騄;;脉冲线源激励固—固媒质中声场的数值仿真[A];2008年全国声学学术会议论文集[C];2008年
8 邓京军;;超声清洗的作用机理及其应用[A];中国声学学会功率超声分会2009年学术年会论文集[C];2009年
9 黎小鹿;陶向阳;李俊;;超短脉冲激光烧蚀半导体材料数值模拟[A];2007年全国第十六届十三省(市)光学学术会议论文集[C];2007年
10 张龙力;杨国华;阙国和;杨朝合;山红红;;超声波处理对渣油胶体稳定性的改善作用初步研究[A];中国石油学会第六届石油炼制学术年会论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 凌张伟;基于临界折射纵波和表面波的压力容器压力测量方法研究[D];浙江大学;2010年
2 徐慧峰;基于弹性波的地下管线水平导向钻随钻探测理论与技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 田野;聚合物微机械的飞秒激光加工及驱动研究[D];吉林大学;2011年
4 钟鼓;耐热低膨胀高硅铝合金及其超声半固态成形技术的研究[D];华中科技大学;2011年
5 许龙;模式转换型功率超声振动系统的设计及优化[D];陕西师范大学;2011年
6 倪辰荫;扫描激光源法激发声表面波用于金属表面裂纹检测的研究[D];南京理工大学;2010年
7 李廷会;金属氧化物半导体纳米材料的制备、表征及其光学性质研究[D];南京大学;2011年
8 张华;喷射液束电解—激光复合加工的基础研究[D];南京航空航天大学;2009年
9 田红;超声波在城市剩余活性污泥中的传输特性的模拟及实验研究[D];重庆大学;2010年
10 王文君;飞秒激光金属加工中的形状及形貌控制研究[D];西安交通大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 占惠星;激光超声波无损检测片剂硬度的研究[D];南昌航空大学;2010年
2 张倩;异形航空构件的专用超声换能器研制及检测应用[D];南昌航空大学;2010年
3 魏运飞;金属薄板的兰姆波成像检测方法研究[D];南昌航空大学;2010年
4 彭晓宇;基于超声波的厚钢管焊速检测系统设计[D];大连理工大学;2010年
5 何涛焘;纵波压电传感器瞬态特性的模拟与实验研究[D];湘潭大学;2010年
6 杜瑞涛;无缝钢管在线超声无损检测系统的研制[D];浙江大学;2011年
7 祝杰;气瓶管超声波自动检测系统研究[D];北京交通大学;2011年
8 杨鼎;整形飞秒激光对金属材料进行烧蚀的实验研究[D];吉林大学;2011年
9 丁丽丽;有限厚弹性衬层上薄层厚度计算的理论研究[D];吉林大学;2011年
10 李志浩;薄板缺陷的Lamb波检测与信号处理[D];大连理工大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前6条
1 干昌明;章肖融;;激光激发和接收固体中声脉冲方法[J];实验力学;1987年04期
2 胡仁元;物理(Ⅰ)学科“九五”重大、重点项目简介[J];物理;1999年06期
3 韩庆邦,钱梦騄;粘弹模量对金属基底-胶粘涂层结构中类Rayleigh波传播特性的影响[J];声学学报;2005年02期
4 钱梦 ,张万春,吴田成;激光热弹激发超声脉冲的特性研究[J];声学学报;1995年01期
5 方启平,白玉海,应崇福;固体中激光热弹超声的光穿透效应[J];声学学报;1996年02期
6 钱梦,李志淳,魏墨;激光超声技术研究纳米材料的力学特性[J];应用声学;1994年01期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨国伟;;CVD法生长金刚石薄膜中基片表面形貌对成核密度的影响[J];功能材料;1991年02期
2 鲍文华;;汽车外覆盖件钢板表面缺陷及改进[J];轻型汽车技术;2004年08期
3 吴兴刚,苏晓,姜晓光;喷涂钼丝表面缺陷处理研究[J];中国钼业;2005年03期
4 车彦民;朱涛;章华明;董梅;陈其安;;CSP板卷及冷轧镀锌板表面缺陷分析[J];钢铁;2006年02期
5 谌智勇;兰岳光;张怀军;;大方坯连铸机管式结晶器的应用实践[J];连铸;2007年02期
6 沈开萍;李大勇;;红外热像探测方法在钢坯表面缺陷自动识别中的应用[J];中国铸造装备与技术;2008年02期
7 张力行;热坯表面缺陷的光学检测法[J];冶金自动化;1987年04期
8 王坚伟;玻壳模表面缺陷的焊接[J];模具工业;1987年03期
9 刘惠民;;四辊热轧机支承辊表面裂纹的修复[J];重型机械;1988年02期
10 龙熙嘉;;剥皮模去除热轧线材表面缺陷的工艺和设备[J];上海金属;1990年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 贡雪南;;宝钢1420镀锡板表面质量检测与控制技术[A];薄钢板质量研讨会论文集[C];2000年
2 史文;孟猛;;浅谈冷轧钢带表面缺陷[A];2007年河北省轧钢技术与学术年会论文集(上册)[C];2007年
3 张同洁;;汽车紧固件螺栓常见表面缺陷[A];陕西省机械工程学会理化检验分会第八届年会论文集[C];2009年
4 刘乐东;;连轧材表面缺陷的成因分析[A];连铸坯质量技术研讨会论文汇编[C];2005年
5 陈方;;大型土木结构目视检测新方法SCANSITES[A];第十届全国建设工程无损检测技术学术会议论文集[C];2008年
6 李建华;陈士华;陈方玉;;含Cu钢表面“富集相”与表面缺陷研究[A];第十一届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2006年
7 徐海卫;李飞;王全礼;胡志远;李金宝;李瑞;安冬阳;;热轧薄板表面氧化铁皮类缺陷的形成机理与控制[A];2009年全国高品质热轧板带材控轧控冷与在线、离线热处理生产技术交流研讨会文集[C];2009年
8 郑川川;;钢丝表面缺陷和钢丝断裂分析[A];2011金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2011年
9 陈兴元;蒋仁贵;吴安术;;低碳钢冷轧板疤/坑缺陷的本质[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
10 张以波;;中厚板表面麻点缺陷的形成机理[A];2009年全国高品质热轧板带材控轧控冷与在线、离线热处理生产技术交流研讨会文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 廖建国;线材表面缺陷发生原因及改进措施[N];世界金属导报;2011年
2 清晨;超低碳冷轧薄钢板中表面缺陷的消除[N];世界金属导报;2005年
3 全国轧钢技术知识竞赛组委会专家组;优化工艺技术 消除产品缺陷[N];中国冶金报;2006年
4 本报记者 贾婧;登上国家科技奖殿堂的工人专家[N];科技日报;2007年
5 陈方;远距离测绘系统让大坝表面缺陷尽在掌握[N];中国水利报;2006年
6 江门市科恒实业股份有限公司 万国江复旦—科恒发光材料研究中心 胡学芳;灯用稀土荧光粉面临的新课题[N];消费日报;2008年
7 刘超;管制玻璃瓶在灌装时破损的分析[N];中国包装报;2006年
8 海英;钢坯精整改善对策[N];世界金属导报;2008年
9 宋会江;改进喷嘴对用户和连铸设备制造商的益处[N];世界金属导报;2006年
10 林军;新技术助推马钢高歌猛进[N];现代物流报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 戴永;基于激光超声检测金属材料表面缺陷的数值模拟[D];江苏大学;2011年
2 韩芳芳;表面缺陷视觉在线检测关键技术研究[D];天津大学;2012年
3 李长乐;冷轧带钢表面缺陷图像检测关键技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
4 李江波;脐橙表面缺陷的快速检测方法研究[D];浙江大学;2012年
5 张建川;红钢棒材表面缺陷图像采集与检测系统研究[D];山东大学;2012年
6 刘源泂;基于图像处理的钢板表面缺陷成像优化与深度信息提取方法研究[D];武汉科技大学;2011年
7 方海燕;非正交系非接触坐标测量机关键技术研究[D];西安理工大学;2005年
8 付争春;冲压件表面缺陷形成机理的试验与仿真研究[D];吉林大学;2008年
9 严刚;激光声表面波用于金属表面缺陷无损检测的研究[D];南京理工大学;2007年
10 石一飞;金属材料表面缺陷及残余应力的激光超声无损检测研究[D];南京理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘江春;带钢表面缺陷智能化辨识方法的研究[D];西安理工大学;2004年
2 丁金明;金属镀层工件表面缺陷自动检测系统的研究[D];天津大学;2004年
3 郑健峰;带钢表面缺陷检测方法研究[D];西安建筑科技大学;2006年
4 李哲;基于DSP的表面缺陷无损检测系统设计[D];重庆大学;2010年
5 张玉华;金属平板表面缺陷扰动的磁场量分布研究[D];国防科学技术大学;2003年
6 杨宝成;铝合金轮毂复杂曲面砂带磨削方法研究[D];华中科技大学;2007年
7 肖新科;半球形表面缺陷影响下表面裂纹应力强度因子的数值分析[D];哈尔滨工业大学;2006年
8 田俊;冷轧板夹杂类表面缺陷研究[D];武汉科技大学;2009年
9 冷冶;铜扁线表面缺陷在线识别的研究[D];大连交通大学;2008年
10 樊红梅;凸轮轴表面缺陷全自动检测中数字图像处理与识别的研究[D];河海大学;2002年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026