基于COMSOL的激光超声裂纹检测数值模拟研究

为了利用激光超声技术检测裂纹信息,本文基于有限元分析软件(COMSOL)的热-固耦合物理场,建立激光超声无损检测模型,从激光的功率密度、空间分布、时间分布将激光等效成表面力源,采用完美匹配层、低反射边界、热绝缘边界消除边界回波。通过固定激励源与探针的距离,对探针信号的分析,进行了不同位置裂纹对脉冲回波峰值及到达时间影响规律的仿真,与实验相比较,此模型具有很高的正确性。结果表明:固定激励源与探针的距离,脉冲回波的峰值会随着裂纹与探针距离的减少而增大,脉冲回波的到达时间会逐渐提前;透射波的幅值会衰减,到达时间会稍有延迟。

一种利用激光超声技术检测裂纹位置的策略

为了检测工程机械疲劳裂纹所在位置,本文利用激光超声技术,基于脉冲回波法(Pulse-echo)提出了一种检测裂纹所在位置的策略。结果表明:通过将探测光源放置在近场区域,同时将探测源与激励源相对固定,两次移动材料的这种策略,可使两次移动过程中利用探测光位置代表裂纹左右边缘,从而能得到裂纹所在的位置及裂纹的宽度。实验证明,本策略可用于定位裂纹误差,与传统的光源设置方法中单向移动扫描的方式相比,能够同时得到裂纹的位置信息和宽度大小。本文为激光超声检测工程机械裂纹位置提供了一种策略。

激光超声裂纹深度定量检测研究

为了利用激光超声技术检测样品表面裂纹深度,本文基于有限元分析软件(COMSOL)的热-固耦合物理场,建立激光超声无损检测模型,进行了不同深度裂纹的检测仿真,在此基础上根据超声波在金属中的传播规律推导出裂纹深度定量计算公式并用实验进行计算裂纹深度,得出计算公式具有较高的正确性。结果表明:随着裂纹深度的增加,裂纹底端反射横波SR也随之增加,两者成线性关系;本文所提出的裂纹深度定量公式具有较高的正确性,裂纹深度定量相对误差不超过7%。