水下超聲波檢測聲場數(shù)值模擬與實驗分析.pdf

1、在超聲波探傷中,為了提高檢測速度和精度,必須對超聲波聲場進(jìn)行全面的分析,近些年來,數(shù)值法、解析法等超聲波聲場模型的建立以及相應(yīng)軟件的發(fā)展,為超聲波聲場的模擬提供了基礎(chǔ),而聲場模擬的發(fā)展,進(jìn)而獲得準(zhǔn)確聲壓,對探傷工藝的制定和缺陷的分析起到至關(guān)重要的作用。
　　本文從超聲波在介質(zhì)中傳播中的受力出發(fā),根據(jù)聲波在介質(zhì)中的傳播方程,基于多元高斯聲束模型,基于近軸假設(shè),可以計算出單介質(zhì)中超聲波聲壓的分布情況,同時分析在界面兩側(cè)的聲壓和相位的分

2、布,可以模擬多介質(zhì)條件下平探頭、聚焦探頭的聲場分布情況,并獲得可視化的聲壓分布。采用TU360探傷儀進(jìn)行水介質(zhì)、鋼介質(zhì)和水下多介質(zhì)的探傷試驗,通過所獲得軸線聲壓分布與模型中聲軸線處聲壓幅值進(jìn)行比較可以看出基于多元高斯模型建立的超聲波聲場與實際探傷能夠較好的吻合。
　　在發(fā)射聲場的基礎(chǔ)上，基于瑞利積分的理論,將反射界面離散為可數(shù)個點,每個質(zhì)點在模型中作為點聲源進(jìn)行分析,再通過瑞利積分來獲得整個反射聲場聲壓分布。徑向線缺陷的模擬方式是

3、在界面反射的基礎(chǔ)上增加尖端處超聲波衍射的分析,通過克?；舴蚪苼磉M(jìn)行模擬,本文對界面反射和規(guī)則半圓缺陷反射聲場進(jìn)行模擬,所獲得回波分布于實驗數(shù)據(jù)能夠較好的貼合。
　　在實際的超聲波探傷中,所檢測的工件大多數(shù)為各向異性介質(zhì)。采用不同的勁度系數(shù)矩陣來描述各向異性介質(zhì)的取向,在各向異性介質(zhì)中,聲速和聲阻抗的不同,因此在不同組織界面處會發(fā)生超聲波的波形轉(zhuǎn)變和相位的變化,本文基于瑞利積分的額Pencil法模擬簡化的焊縫檢測聲場,對分析焊縫組