近表面弹性性质连续变化材料中激光声表面波的理论研究

基于金属材料近表面层弹性性质(杨氏模量)的连续变化,建立了一种激光在基底上的梯度材料中激发声表面波的理论模型,并用有限元方法模拟了脉冲激光作用于材料上表面激发出的超声波及其传播过程·讨论了表面层厚度的变化以及表面层弹性性质的变化对热弹条件下产生的声表面波波形特征的影响,并分别计算了两种情况下的声表面波的相速度色散,得到了两种情况下声表面波的变化规律·

小米黄色素超声波辅助提取工艺的响应面法优化

【目的】筛选超声波辅助提取小米黄色素的最佳提取工艺参数。【方法】在单因素试验的基础上,采用响应面法对超声波辅助提取小米黄色素的工艺参数进行了优化。【结果】响应面法优化试验得到了二次多项式回归模型(R2=0.9884),该模型能较好地反映各因素与响应值之间的关系。模型方差分析表明,影响小米黄色素超声波提取的主要因素为超声波功率,其次是提取时间,液料比影响最小。【结论】最佳提取工艺为:超声波功率510 W,液料比5.0∶1,提取时间46 min。在该提取工艺下,小米黄色素含量为(4.24±0.04)mg/kg。

用于金属表面缺陷底部检测的激光声表面波的信号分析

该文采用了移动线光源扫描技术建立了检测激光超声的实验系统,对实验中不同深度缺陷样品中的声表面波提取出模态、幅度、频谱等信息;在理论分析的基础上,得到缺陷深度对这些参数的影响。该文的研究成果为金属表面缺陷无损检测提供有效的检测方法。

单层和双层材料中的脉冲激光超声数值模拟

用有限元方法数值模拟激光热弹机制激发单层和双层材料中的超声波。分别建立激光在单层和双层材料中激发瞬态温度场和热弹机制激发超声波场的有限元模型,该模型考虑了激光作用过程中材料的热物理参数依赖于温度的特性。在单层铝板的厚度小于激光激发的超声波的中心波长时,数值模拟得到了兰姆波,主要是低频的非色散的对称模和色散的反对称模。随着铝板厚度的增加,更高阶的模式可以在板中传播,波形向表面波转化,得到了掠面纵波和瑞利波。进一步计算了NiAl和AlCu这两种双层材料中的不同接收距离处的垂直表面位移。由于表面波中的高频成分透入深度浅,在传播过程中受薄膜(涂层)的影响较大,而低频成分在传播过程中受基底的影响较大,因此在NiAl系统中得到了正常色散而在AlCu系统中得到了反常色散现象。

基于光热调制检测发动机叶片疲劳裂纹的激光声表面波方法

提出了基于光热调制的激光声表面波检测疲劳裂纹的实验系统和方法,并将其用于发动机叶片疲劳裂纹的检测。Nd∶YAG激光器产生的激光通过凸透镜聚焦在样品表面,同时用半导体激光在激发点同一位置进行光热调制,利用干涉仪在另一位置探测声表面波信号。利用精密平移台在可能的裂纹区扫描激发源和加热源,获得打开光热调制和关闭光热调制时的声表面波信号,也即不同位置处样品加热和冷却时的信号Sheat和Scool,由于光热调制产生的压应力使裂纹闭合,使Sheat产生明显的峰值变化,因此差值信号ΔS=Sheat-Scool即为疲劳裂纹闭合引起的信号变化。对叶片表面裂纹检测的实验结果表明,该方法具有较高的检测灵敏度和可靠性。

TC4合金激光立体成形孔洞类缺陷的超声检测

以TC4钛合金激光立体成形件为研究对象,探讨其内部、表面及近表面孔洞类缺陷与超声波的相互作用关系。研究结果表明,在相同检测条件下,对于TC4钛合金激光立体成形件中同深度不同孔径的长横孔缺陷,超声反射波幅值随长横孔直径的增加而增加;对于成形件中同孔径不同深度的长横孔缺陷,超声反射波幅值随长横孔所在深度增加而减小;利用5PФ8纵波直探头,能发现激光立体成形TC4钛合金中0.6 mm大小的孔洞类缺陷;超声表面波沿深度方向发现TC4钛合金激光立体成形件中槽型和孔型缺陷的能力均小于4 mm,且孔型缺陷比槽型缺陷更难发现。

残余应力对激光激发超声表面波技术检测二氧化硅体材料杨氏模量的影响

在理想理论模型中引入了包含残余应力的等效弹性常数,建立了二氧化硅的半无限大残余应力理论计算模型。研究了残余应力对激光激发超声表面波检测二氧化硅体材料杨氏模量的影响,并提出了误差判断依据。结果表明,当二氧化硅体材料的残余压应力小于900 MPa时,相对误差小于5%,残余应力的影响可以忽略;当残余压应力大于900 MPa时,相对误差大于5%,此时应考虑残余应力的影响。