超聲檢測及金屬材料廣泛應用于工業(yè)領(lǐng)域。工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展也對其產(chǎn)生了新的技術(shù)要求,需要了解金屬材料缺陷的大小及形狀分布、要求探測缺陷尺寸越來越細微等。利用缺陷金屬材料反射及散射的超聲波特征,并提取其中有測量意義的特征來推斷缺陷的大小形狀位置等參數(shù)一直是金屬超聲檢測技術(shù)的核心研究問題。本論文采用時域有限差分（FDTD）方法模擬不同缺陷情況的鋁-水結(jié)構(gòu),系統(tǒng)提取分析了超聲回波特征,并研究了這些特征與缺陷的量化關(guān)系。論文主要對缺陷由兩個亞波長散射體組成的鋁-水結(jié)構(gòu)進行研究。論文對超聲波在不同散射體直徑、間距以及角度的缺陷結(jié)構(gòu)中的傳播進行了仿真計算,發(fā)現(xiàn)不同的缺陷結(jié)構(gòu)其超聲回波波形也不相同,論文定義了歸一化波谷幅值（AOT）及歸一化波峰幅值（AOC）來量化不同微缺陷結(jié)構(gòu)的超聲特征。研究結(jié)果表明,歸一化幅值與散射體直徑成正相關(guān)。而兩散射體間距的增加會令兩種歸一化幅值出現(xiàn)不同的改變趨勢,論文研究了反射回波AOT值及AOC值和散射體間距及散射體直徑的關(guān)系,這可以用于在超聲檢測中判斷散射體直徑及位置參數(shù)。兩散射體角度的改變也會令反射回波發(fā)生明顯的改變,論文發(fā)現(xiàn)兩散射體呈不同角度時反射回波表現(xiàn)出不同的波... 

【文章來源】：蘇州大學江蘇省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１微小立方體內(nèi)的應力分布圖??？＝（又＋?＋也＋？）＇??

金屬微缺陷結(jié)構(gòu)的超聲特征提取方法研宄??第三章微結(jié)構(gòu)中散射體直徑和排列方式??對超聲波傳播特性的研究??本章首先研宄單個散射體時的超聲傳播特性，處理分析單個散射體時的超聲特??征。之后研宄兩個散射體時的超聲傳播特性，與單個散射體的超聲特征進行分析比較，??并依次改變散射體尺寸、排列方式等，研究不同散射體尺寸、排列方式與超聲特征的??量化關(guān)系，得到可以用于判斷散射體參數(shù)的超聲特征提取方法。??本文主要對二維鋁－水結(jié)構(gòu)進行研宂，即以鋁作為基質(zhì)材料，而以水構(gòu)成散射體，??仿真計算結(jié)構(gòu)如圖３．１所示。仿真采用邊長為５０ｍｍ的正方形鋁板，根據(jù)第二章中所??述ＦＤＴＤ中解的穩(wěn)定性條件，為保證計算結(jié)果的收斂性，選取空間步長為０．０２ｍｍ，??時間步長則為２．２２ｎｓ。以鋁板中心為原點構(gòu)建二維笛卡爾坐標系，選取入射聲源為長??度為８ｍｍ的線性條狀聲源，聲源中心位于ｘ軸與鋁板左側(cè)邊界的交點。而反射接收??器同樣位于ｘ軸上，距離聲源中心１．６ｍｍ。而透射接收器則位于ｘ軸與鋁板右側(cè)邊界??的交點，兩接收器分別占據(jù)一個網(wǎng)格。仿真時，由于材質(zhì)中聲速與溫度有關(guān)，因此設??定仿真溫度為２５°Ｃ，那么此時，基質(zhì)材料鋁及散射體材料水中的聲速分別為６３２５?ｍ／ｓ??和１５００ｍ／ｓ［７９］。那么當入射聲波頻率為１ＭＨｚ時，鋁板中波長即為６．３２５ｍｍ。數(shù)值??仿真時，在鋁板外圍設置完全匹配層，為令吸波特性達到最佳，其厚度設置為波長的??兩倍［８°，８丨］。??允全匹配??反射接■?（■鋁板??？?Ｉ?，?ｉ?Ｉ??■．．．．．．．：．．．．．．．．土：、．．．．．．．．．．？．．．．．．．．．．．．．．．｜?透射接??聲源一ｐ?ｉ?＾?收器??

第三章微結(jié)構(gòu)中散射體直徑和排列方式對超聲波傳播特性的研究?金屬微缺陷結(jié)構(gòu)的超聲特征提取方法研究??？＜－一―??中心散射體??圖３．３鋁板中微結(jié)構(gòu)示意圖??圖３．４是計算過程３０％時單個散射體取不同直徑時的聲壓分布圖。圖中藍色區(qū)域??的聲壓值小于紅色區(qū)域，亮藍色區(qū)域的聲壓值小于深藍色區(qū)域。圖（ａ）為鋁板中沒??有缺陷的對照組。發(fā)現(xiàn)對于不同尺寸的單個散射體結(jié)構(gòu)，聲壓能量都主要集中在散射??體中。當中心散射體直徑很小時，得到的聲壓圖與沒有散射體時的Ｒｅｆ聲壓圖幾乎沒??有差別。隨著散射體直徑的增加，散射體蘊含的聲壓能量增加，同時散射體周圍波紋??更加明顯，即能量值也隨之增加。??＿?＿?＿??ＩＨ１??（ｂ）ｄ?＝?０．１Ａ?（ｅ）ｄ?＝?０ＡＡ?（ｈ）ｄ?＝?０．７Ａ??■?Ｂ＿??（ｃ）ｄ?＝?０．２Ａ?（ｆ）ｄ＝０．５Ａ?（ｉ）ｄ?＝?０．８Ａ??圖３．４?時，不同直徑散射體聲壓分布圖??２２??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超聲探傷技術(shù)在無損檢測中的應用[J]. 高慶偉.  中國新技術(shù)新產(chǎn)品. 2016(10)
[2]有限元法在折疊紙盒強度分析中的應用[J]. 馬永勝,陳華,尹生妹.  中國包裝工業(yè). 2015(14)
[3]面向再制造工程的無損檢測方法與應用研究進展[J]. 丁立紅,雷衛(wèi)寧,錢海峰.  江蘇技術(shù)師范學院學報. 2014(02)
[4]超聲在具有不同結(jié)構(gòu)表面缺陷材料中的傳播特性研究[J]. 姚曉初,張子吟,徐曉東.  聲學與電子工程. 2011(03)
[5]固體中脈沖超聲波傳播的有限差分模擬[J]. 魏東,周正干.  航空學報. 2010(02)
[6]時域有限差分法在超聲波聲場特性分析中的應用[J]. 周正干,魏東.  機械工程學報. 2010(02)
[7]并行計算的一體化研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J]. 陳國良,孫廣中,徐云,龍柏.  科學通報. 2009(08)
[8]超聲波在各向同性固體中傳播的數(shù)值模擬[J]. 肖開豐,宋文愛.  計算機仿真. 2008(09)
[9]超聲波技術(shù)應用現(xiàn)狀[J]. 席細平,馬重芳,王偉.  山西化工. 2007(01)
[10]高技術(shù)陶瓷:裝備機械用材新境界[J]. 胡興軍.  現(xiàn)代技術(shù)陶瓷. 2006(04)

博士論文
[1]碳纖維復合材料超聲檢測若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 曾祥.浙江大學 2018
[2]基于表面阻抗的時域有限差分方法邊界條件研究[D]. 毛云龍.哈爾濱工程大學 2018

碩士論文
[1]滾動軸承振動信號的特征提取方法研究[D]. 楊曉燕.蘭州理工大學 2018
[2]基于有阻尼自由振動的超聲波測距系統(tǒng)的設計[D]. 劉念.浙江工商大學 2017
[3]聲場與金屬中微結(jié)構(gòu)的相互作用[D]. 孫莉.蘇州大學 2016
[4]微結(jié)構(gòu)對聲傳播特性的影響研究[D]. 胡嘉玲.蘇州大學 2015
[5]基于微波和超聲波的物質(zhì)檢測系統(tǒng)研究與實現(xiàn)[D]. 王健.北京工業(yè)大學 2014
[6]鋁合金攪拌摩擦焊縫超聲波檢測仿真研究[D]. 董劍.吉林大學 2014
[7]電磁波斜射入等離子體介質(zhì)的FDTD方法[D]. 張洋.西安電子科技大學 2014
[8]在線超聲波管壁厚度測量技術(shù)研究[D]. 李國祥.河北聯(lián)合大學 2014
[9]超聲波在彈性固體介質(zhì)中傳播的FDTD仿真[D]. 楊曉晴.青島大學 2013
[10]基于時間反轉(zhuǎn)聚焦理論的管道超聲導波檢測技術(shù)研究[D]. 鐘凱慧.暨南大學 2012



本文編號：2959635