激光熱彈激發(fā)流——固界面導波的數(shù)值模擬.pdf

1、基于熱彈性理論和流固耦合理論,建立了脈沖激光在流-固界面激勵超聲導波的理論模型,采用有限元方法數(shù)值模擬研究激光輻照產生的溫度場和聲波場,并建立了激光體力源分布和波形特征之間的定量關系。在此基礎上采用積分變換解析方法進行比較研究,取得較好的一致性,為流-固界面激光激勵超聲導波無損檢測提供理論基礎。主要內容如下:
　　 基于經典熱傳導方程,分析了激光脈沖線源在流-固界面產生的瞬態(tài)溫度場,提出溫度梯度場是激勵超聲波的體力源,并分析了其

2、空間和時間分布特征,以及不同流體介質的熱學參數(shù)對溫度場的影響。
　　 基于激光超聲的熱彈激發(fā)機理,采用積分變換方法耦合求解彈性介質的熱彈控制方程和熱傳導方程,利用流固耦合邊界條件,針對半無限大流-固空間和流體中固體板材兩種不同情況,得到了超聲波場的力學分量在變換域的解析解以及特征方程,進而得到了流-固界面導波的時域解和色散曲線、衰減曲線。
　　 基于Comsol Multiphysics有限元分析平臺,建立了脈沖激光線源

3、熱彈激勵流-固界面導波的有限元數(shù)值模型。針對不同材料的熱學參數(shù)和力學參數(shù),研究了有限元模型中網格單元劃分和時間步長選擇等關鍵參數(shù),獲得了與解析求解相吻合的數(shù)值結果,證明了兩種算法的有效性。
　　 研究了脈沖激光線源在半無限大流-固界面激勵的泄漏Rayleigh波、Scholte波以及Lateral波的位移和應力波形,比較分析了其傳播特征,結果表明泄漏Rayleigh波和Scholte波的能量分別分布在固體和流體兩側。也研究了流體