復(fù)合材料中激光超聲的數(shù)值模擬.pdf

1、本文采用有限元法數(shù)值模擬了單脈沖激光熱彈激發(fā)復(fù)合材料中的超聲波。在忽略材料的熱物理參數(shù)對(duì)溫度依賴特性的情況下，建立了以激光束作為局部熱輸入源的熱應(yīng)力分析有限元模型，模擬了復(fù)合材料內(nèi)部的瞬態(tài)溫度場(chǎng)以及由溫度梯度而引起的瞬態(tài)應(yīng)力場(chǎng)，該應(yīng)力場(chǎng)以超聲蘭姆波的形式在復(fù)合材料中傳播。復(fù)合材料中激光超聲的數(shù)值模擬研究，對(duì)于應(yīng)用激光超聲技術(shù)進(jìn)行材料的無(wú)損檢測(cè)具有重要的學(xué)術(shù)意義。
　　 本文分別模擬了復(fù)合材料在有缺陷以及無(wú)缺陷兩種情況下熱彈激發(fā)的

2、超聲波。通過(guò)對(duì)無(wú)缺陷雙層材料的模擬，得到了材料上下表面應(yīng)力場(chǎng)的分布和鋁板中蘭姆波的模態(tài)。通過(guò)對(duì)有缺陷復(fù)合材料的模擬，分析計(jì)算出蘭姆波波包群速度，并利用缺陷產(chǎn)生的回波計(jì)算出缺陷的位置。結(jié)果表明，點(diǎn)狀激光脈沖在復(fù)合材料中激發(fā)出了多種模態(tài)的蘭姆波；通過(guò)對(duì)材料中熱彈激發(fā)的蘭姆波分析，可以有效地計(jì)算出復(fù)合材料內(nèi)部缺陷以及邊界的位置。
　　 本文主要研究?jī)?nèi)容如下：
　　 1.無(wú)缺陷雙層材料的有限元模擬。對(duì)材料的模擬結(jié)果進(jìn)行了分析，計(jì)

3、算出波包群速度，并根據(jù)頻散曲線判斷出了鋁板中的蘭姆波的模態(tài)，得到了以銅板作為基底的雙層材料中蘭姆波的特征。
　　 2.有缺陷雙層材料的有限元模擬。在無(wú)缺陷雙層材料模型的基礎(chǔ)上加入缺陷進(jìn)行模擬，缺陷位于下層銅板中。通過(guò)模擬結(jié)果與無(wú)缺陷情況的對(duì)比，得出了在雙層材料中的內(nèi)部缺陷對(duì)于鋁板表面蘭姆波波形的影響，并且通過(guò)對(duì)回波的分析計(jì)算確定了缺陷的位置。同時(shí)通過(guò)對(duì)缺陷處蘭姆波的頻率進(jìn)行分析，得出了聲波衍射會(huì)使缺陷處的頻率分布與其它位置不同的