本文選題：超聲檢測 + 聲場分布　； 參考：《浙江大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：本論文研究是在多項國家、省部級科研基金項目資助下,以金屬材料中板材和棒材以及碳纖維復(fù)合材料為研究對象,基于CIVA仿真平臺,對材料中超聲波聲場分布和小缺陷的回波響應(yīng)開展了建模仿真分析和實驗研究。在超聲聲場計算方面,利用基于Penci1法修正的瑞利積分(Rayleigh Integration Method,RIM)模型建立了適用于各類探頭及傳播介質(zhì)的超聲傳播模型,得到聲場分布與工件、探頭及檢測參數(shù)之間的定量關(guān)系。為了解決在實際工程應(yīng)用中,由于缺陷或結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性很難計算得到解析解的問題,引入了基爾霍夫(Kirchhoff)近似和伯恩(Born)近似等理論,建立了基于近似理論的缺陷和結(jié)構(gòu)散射聲場模型,使得快速計算復(fù)雜缺陷和結(jié)構(gòu)散射聲場能夠得以實現(xiàn)。針對金屬材料建立了碳鋼棒材模型和鋁制板材模型,將一些重要和常見的金屬材料中毫米級以下小缺陷(比如夾渣和裂紋)等效為圓柱體缺陷,建立平底孔人工缺陷模型。使用超聲仿真軟件CIVA建模分析了多種檢測條件對無缺陷金屬材料中聲場分布規(guī)律和含人工缺陷的金屬材料中缺陷回波響應(yīng)規(guī)律的影響。搭建了基于脈沖反射法的水浸式超聲檢測實驗平臺,使用含有0.8mm直徑平底孔人工缺陷的20#鋼棒材模擬試塊和方形鋁塊板材模擬試塊對缺陷回波進(jìn)行了超聲檢測實驗驗證。針對碳纖維復(fù)合材料建立了32層薄板型無缺陷CFRP層壓板理想模型和72層厚截面含平底孔人工缺陷CFRP層壓板模型。使用CIVA仿真軟件分別進(jìn)行了聲場分布和缺陷響應(yīng)的仿真分析,并使用自建的超聲檢測實驗平臺進(jìn)行了對應(yīng)的超聲檢測實驗。綜上所述,本文主要基于CIVA仿真平臺對材料中超聲檢測聲場分布和小缺陷響應(yīng)開展了建模仿真分析和相關(guān)實驗的研究。研究了多種檢測條件對金屬和復(fù)合材料中聲場分布規(guī)律和缺陷回波響應(yīng)規(guī)律的影響,得到關(guān)鍵影響因素以及為如何選擇合適的超聲檢測探頭參數(shù)提供理論指導(dǎo)。
[Abstract]:This thesis is based on CIVA simulation platform, which is supported by many national, provincial and ministerial research fund projects, taking sheet metal, bar and carbon fiber composites as research objects. The ultrasonic field distribution and echo response of small defects in materials are simulated and studied experimentally. In the aspect of ultrasonic sound field calculation, a model of ultrasonic propagation suitable for all kinds of probes and propagation media is established by using the Rayleigh Integration method RIM-based modified Rayleigh Integration method model based on the Penci1 method. The quantitative relationship between the sound field distribution and the workpiece, probe and detection parameters is obtained. In order to solve the problem that it is difficult to calculate the analytical solution because of defects or structural complexity in practical engineering applications, the Kirchhoff-Kirchhoff-Kirchhoff approximation and Born approximation are introduced. The defect and structure scattering sound field model based on approximate theory is established, so that the fast calculation of complex defect and structure scattering sound field can be realized. The carbon steel bar model and aluminum plate model are established for metal materials. Some important and common small defects (such as slag inclusion and crack) in metal materials are equivalent to cylindrical defects, and the artificial defect model of flat bottom holes is established. The influence of various detection conditions on the distribution of sound field in non-defective metal materials and the echo response law of defects in metal materials with artificial defects is analyzed by using ultrasonic simulation software CIVA. An experimental platform of underwater ultrasonic detection based on pulse reflection method was built. The ultrasonic echo was verified by using simulated steel bar and square aluminum plate with artificial defects of 0.8mm diameter flat bottom hole. The ideal model of 32-layer thin plate CFRP laminates with no defects and the 72-layer thick section CFRP laminates with artificial defects with flat bottom holes were established for carbon fiber composites (CFRP). The sound field distribution and defect response were simulated by using CIVA software, and the corresponding ultrasonic testing experiments were carried out using the self-built ultrasonic detection experimental platform. To sum up, based on the CIVA simulation platform, the modeling, simulation and related experiments of ultrasonic detection of sound field distribution and small defect response in materials are carried out in this paper. The effects of various detection conditions on the distribution of sound field and the echo response of defects in metal and composite materials were studied. The key factors were obtained and theoretical guidance was provided for the selection of appropriate ultrasonic detection probe parameters.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG115.285

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1942411