激光熱彈激發(fā)超聲導(dǎo)波的有限元模擬.pdf

1、本文采用有限元法建立了激光點(diǎn)源和環(huán)源在鋁材料表面熱彈激發(fā)超聲導(dǎo)波的物理模型,通過對(duì)激光與材料相互作用產(chǎn)生的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的分析,研究了脈沖激光作用于鋁板和鋁管表面激發(fā)超聲導(dǎo)波的物理過程。
　　 基于平面應(yīng)變的彈性理論,將激光點(diǎn)源和環(huán)源的熱彈激發(fā)超聲的物理過程極化在兩維平面內(nèi)進(jìn)行分析,建立了點(diǎn)源和環(huán)狀激光源作用于鋁材料中的有限元模型,數(shù)值模擬了激光脈沖作用于鋁材料表面時(shí)產(chǎn)生的瞬態(tài)溫度場(chǎng),得到了材料內(nèi)部溫度隨時(shí)間變化的曲線和不同時(shí)刻

2、溫度沿徑向、軸向的變化曲線。進(jìn)一步分析了溫度梯度的形成及隨時(shí)間、沿徑向的變化規(guī)律。
　　 針對(duì)激光超聲技術(shù)中如何提高超聲信號(hào)強(qiáng)度的問題,建立環(huán)狀陣列激光源作用在鋁板材料中激發(fā)超聲波的理論模型,采用有限元方法對(duì)其進(jìn)行數(shù)值模擬。通過調(diào)節(jié)環(huán)狀激發(fā)源的個(gè)數(shù)及間距,優(yōu)化加載模型,得到了超聲信號(hào)強(qiáng)度和信噪比均較高的加載模型結(jié)構(gòu)。并利用FFT變換提取出超聲信號(hào)的頻率,計(jì)算出超聲蘭姆波波包的群速度。結(jié)果表明,該加載模型下激發(fā)的超聲模式為能量高、