發(fā)布時(shí)間：2024-03-13 05:58

　　長期處于應(yīng)力集中和交變載荷下的零部件極易出現(xiàn)表面裂紋,裂紋的存在會(huì)引起零部件機(jī)械性能的急劇降低,甚至引發(fā)大的安全事故。由于傳統(tǒng)無損檢測(cè)技術(shù)不能克服非接觸、惡劣環(huán)境下測(cè)量的困難,加之工程領(lǐng)域?yàn)榱颂岣吡悴考臋C(jī)械性能通常會(huì)在其表面鍍上不同材料的涂層,也給檢測(cè)帶來了新的挑戰(zhàn)。所以利用激光超聲新型無損檢測(cè)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)帶涂層金屬表面裂紋快速、便捷的檢測(cè)有著廣闊的應(yīng)用前景。本文采用有限元數(shù)值模擬方法建立了無/帶涂層、以及不同裂紋尺寸的物理模型,通過間接熱-結(jié)構(gòu)耦合的方式求得了不同物理模型下的溫度場(chǎng)和位移場(chǎng),并研究了激光作用于無/帶涂層表面并激發(fā)出超聲波的物理過程。為研究涂層以及裂紋參數(shù)對(duì)聲表面波信號(hào)的影響,采用多種數(shù)學(xué)方法對(duì)不同物理模型下的聲表面波信號(hào)作對(duì)比分析,并通過有限元軟件獲得不同時(shí)刻的全場(chǎng)位移圖,對(duì)涂層帶來的影響進(jìn)行了解釋。數(shù)值結(jié)果表明:當(dāng)涂層厚度遠(yuǎn)小于裂紋深度時(shí),可以通過RR波與RS波的到達(dá)時(shí)間差定量表征裂紋的深度;激光超聲技術(shù)在檢測(cè)帶油漆涂層零部件時(shí),對(duì)涂層的厚度有一定的限制,當(dāng)涂層超過一定厚度時(shí)該檢測(cè)方法不再有效。最后,在無/帶涂層試件表面加工不同尺寸的裂紋,分別依托LUVI和Boss...

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題的研究背景與意義
    1.2 國內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 激光激發(fā)超聲的理論研究進(jìn)展
        1.2.2 激光超聲的國內(nèi)外應(yīng)用研究進(jìn)展
        1.2.3 當(dāng)前研究存在的主要問題
    1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排
2 激光激勵(lì)超聲的理論分析及檢測(cè)缺陷機(jī)理
    2.1 激光超聲的激發(fā)機(jī)制
        2.1.1 傳統(tǒng)激光超聲激發(fā)機(jī)制
        2.1.2 現(xiàn)代激光超聲的激發(fā)機(jī)制
    2.2 激光超聲的檢測(cè)方法
        2.2.1 壓電式換能器檢測(cè)方法
        2.2.2 零差干涉檢測(cè)方法
    2.3 激光超聲的有限元理論分析
        2.3.1 激光能量加載函數(shù)
        2.3.2 數(shù)值計(jì)算單元的選取
        2.3.3 熱傳導(dǎo)的有限元形式
        2.3.4 熱彈耦合的有限元形式
        2.3.5 激光超聲有限元求解流程
    2.4 本章小結(jié)
3 帶涂層金屬表面裂紋缺陷檢測(cè)的數(shù)值模擬
    3.1 數(shù)值模擬方法
        3.1.1 模型的建立
        3.1.2 計(jì)算參數(shù)的選取
    3.2 激光與材料相互作用產(chǎn)生瞬態(tài)溫度場(chǎng)的數(shù)值模擬
        3.2.1 無涂層時(shí)激光照射作用下的瞬態(tài)溫度場(chǎng)
        3.2.2 帶涂層時(shí)激光照射作用下的瞬態(tài)溫度場(chǎng)
    3.3 激光與材料相互作用產(chǎn)生超聲波的數(shù)值模擬
        3.3.1 無涂層時(shí)不同接收位置處的聲表面波與全場(chǎng)波形圖
        3.3.2 帶涂層時(shí)不同接收位置處的聲表面波與全場(chǎng)波形圖
    3.4 涂層對(duì)聲表面波信號(hào)的影響
        3.4.1 涂層對(duì)聲表面波時(shí)頻域信號(hào)的影響
        3.4.2 涂層對(duì)聲表面波波速的影響
    3.5 裂紋參數(shù)對(duì)聲表面波時(shí)頻域信號(hào)以及全場(chǎng)波形圖的影響
        3.5.1 表面裂紋對(duì)激光超聲波的影響
        3.5.2 表面裂紋深度對(duì)表面波時(shí)頻域信號(hào)的影響
        3.5.3 表面裂紋寬度聲表面波時(shí)頻域信號(hào)的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 帶涂層金屬表面裂紋缺陷檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析
    4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)及金屬樣板參數(shù)
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
        4.1.2 金屬樣板參數(shù)
    4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與對(duì)比分析
        4.2.1 有無涂層時(shí)的聲表面波對(duì)比分析
        4.2.2 不同接收位置處的聲表面波對(duì)比分析
        4.2.3 不同裂紋深度的檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析
        4.2.4 不同裂紋寬度的檢測(cè)結(jié)果對(duì)比分析
        4.2.5 裂紋作用下的透射波信號(hào)
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝



本文編號(hào)：3927296