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1、硬脆材料以其獨(dú)特的力學(xué)物理性能、機(jī)械性能廣泛應(yīng)用在航空航天、國(guó)防等高新技術(shù)領(lǐng)域,其加工表面特別是亞表面損傷的檢測(cè)是加工表面完整性研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)。由于激光聲表面波技術(shù)能夠快速、準(zhǔn)確的對(duì)介質(zhì)表面/亞表面的物理和力學(xué)性能進(jìn)行微觀測(cè)量,且對(duì)材料表面/亞表面缺陷具有高度敏感性,該研究具有重要的理論和工程應(yīng)用意義。本文針對(duì)激光聲表面波法在材料缺陷損傷檢測(cè)中的應(yīng)用,從理論研究、仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)試技術(shù)這三個(gè)方面對(duì)聲表面波檢測(cè)技術(shù)在硬脆材料加工損傷檢測(cè)中
2、的應(yīng)用進(jìn)行了研究,主要研究?jī)?nèi)容如下所述。
在理論方面,應(yīng)用彈性波傳播的理論方程,從聲表面波在分層的壓電介質(zhì)材料中傳播的理論公式入手,推導(dǎo)了聲表面波在分層的各向同性和各向異性介質(zhì)中的邊界條件和傳播方程,最后采用MATLAB的編程方式,應(yīng)用循環(huán)迭代的方法計(jì)算出了聲表面波的理論色散曲線,分析了表面層具有不同楊氏模量值時(shí)對(duì)理論色散曲線的影響。
在仿真方面,本文根據(jù)聲表面波的傳播特征,在ANSYS軟件中建立了以Si晶體材料為目
3、標(biāo)的性能參數(shù)的幾何模型,在模型中通過(guò)加載位移載荷函數(shù),對(duì)聲表面波的傳播過(guò)程進(jìn)行了瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)仿真,通過(guò)對(duì)拾取點(diǎn)信號(hào)的拾取和處理得到了聲表面波傳播的仿真色散曲線,分析了具有不同楊氏模量和厚度的損傷層對(duì)色散曲線的影響。
為了進(jìn)一步對(duì)聲表面波在硬脆材料檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行研究,最后進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)試,首先根據(jù)激光聲表面波的檢測(cè)理論和應(yīng)用原理,搭建了激光聲表面波檢測(cè)平臺(tái),其中包括激光器參數(shù)的計(jì)算和型號(hào)選取、PVDF壓電薄膜傳感器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)字
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