激光超声表面波检测薄板残余应力的数值模拟

应用ABAQUS有限元软件模拟了脉冲激光激发的超声表面波在半无限大弹性薄板内的传播.首先把激光激励等效为作用在薄板表面的高斯分布的脉冲载荷,模拟输入的超声信号,在边界处采用无限单元来消除边界反射波对接收信号的干扰,接收到的表面波信号具有典型的表面波特点.其次,通过修正弹性模量的方法得到薄板在单向应力状态下的应力场,采用时差法得到表面波在应力区的传播速度,所得的数值结果和理论解与实验结果拟合良好,为激光超声检测残余应力提供了一种有效的数值方法.

激光诱导超声表面波的实验研究

该文采用自主研发的一套非接触、高精度的激光超声实验系统,对脉冲激光在薄铝板中激发的超声表面波信号进行了实验研究。利用调Q脉冲激光器在铝板样品中激发超声表面波信号,超声表面波由激光多普勒测振计接收,接入示波器,记录与超声振动对应的电信号;同时光电探测器接收样品表面的反射光信号提供时间原点的参考接入示波器。实验中测得的波形具有典型的表面波对心、双极的特点,表明该实验系统能够激发并接收到性能良好的超声表面波;对实验数据进行提取、处理和分析,得到表面波在铝板中的传播速度,与理论解吻合良好,表明该实验方法在超声表面波波速测量上有很高的精度和应用前景。

基于MASW的钢-混凝土组合板界面剥离损伤识别

目的提出一种基于多通道面波分析技术(MASW)的钢-混凝土组合板界面剥离损伤识别方法。方法从Rayleigh波的波动方程出发,结合MASW技术建立钢-混凝土组合板有限元模型,通过激励正弦信号产生Rayleigh波,研究其波速衰减特征,并提出基于波速衰减的MASW损伤识别算法;搭建MASW试验平台,建立多通道超声面波检测系统,并进行多道信号采集和数据处理,验证所提出算法的有效性。结果数值模拟中,组合板的界面剥离损伤使表面波产生"分流"现象并造成表面波速度衰减,其衰减幅度与剥离长度密切相关;MASW试验中,表面波在损伤区域发生了较大程度的波速衰减,其波速衰减的起始道间与剥离损伤的起点和终点相对应。结论波速衰减幅度与剥离长度近似呈正相关的线性关系,所提出的损伤识别方法能够确定剥离损伤的具体范围,识别精度达到厘米级。