激光与光电子学进展, 2021, 58 (5): 0514004, 网络出版: 2021-04-19  

基于声表面波的V型裂纹快速检测数值研究 下载: 707次

Numerical Study on Rapid Detection of V-Shaped Cracks Based on Surface Acoustic Wave
作者单位
上海工程技术大学航空运输学院,上海 201620
图 & 表

图 1. 上升时间为 10 ns时入射表面波的频谱

Fig. 1. Spectrum of incident surface waves at a rise time of 10 ns

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图 2. 激光激发与接收的有限元模型

Fig. 2. Finite element model of laser excitation and reception

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图 3. 裂纹深度为0 μm、200 μm和400 μm时的位移波形图。(a)(b)左接收点处的位移波形图及其放大图;(c)右接收点处的位移波形图

Fig. 3. Displacement waveform diagrams when crack depth is 0 μm, 200 μm, and 400 μm. (a)(b) Displacement waveform diagrams of left receiving point; (c) displacement waveform diagram of right receiving point

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图 4. 不同裂纹深度下RR信号峰值的变化趋势图

Fig. 4. Trend graph of RR signal peaks at different crack depths

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图 5. 裂纹深度为500 μm时左接收点处的位移波形图

Fig. 5. Displacement waveform diagram of left receiving point when the crack depth is 500 μm

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图 6. 裂纹深度为1000~5000 μm时左接收点的位移波形图

Fig. 6. Displacement waveform diagram of left receiving point when the crack depth is 1000‒5000 μm

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图 7. 声表面波与中深度裂纹的作用机理

Fig. 7. Mechanism of surface acoustic wave and medium-depth crack

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图 8. 裂纹深度为6000 μm时左接收点的位移波形图

Fig. 8. Displacement waveform diagram of left receiving point when the crack depth is 6000 μm

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图 9. 声表面波与大深度裂纹的作用机理

Fig. 9. Mechanism of surface acoustic wave and deep crack

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图 10. 裂纹深度为6000 μm和7000 μm时右接收点的位移波形图

Fig. 10. Displacement waveform diagram of right receiving point when the crack depth is 6000 μm and 7000 μm

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图 11. 实际裂纹深度和计算深度的对比

Fig. 11. Comparison of actual and calculated crack depths

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表 1有限元模型中铝的各项力学参数以及声波在铝内部的传输速度

Table1. Various mechanical parameters of aluminum and internal acoustic wave transmission speed in the finite element model

Material parameterValue
Poisson's ratio0.33
Young's modulus/GPa70
Density /2700
Thermal conductivity /160
Thermal expansion coefficient /()2.3
Absorption rate0.05
Specific heat capacity /900
3.08
6.26
2.91

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宋大成, 张兴媛, 陈超. 基于声表面波的V型裂纹快速检测数值研究[J]. 激光与光电子学进展, 2021, 58(5): 0514004. Dacheng Song, Xingyuan Zhang, Chao Chen. Numerical Study on Rapid Detection of V-Shaped Cracks Based on Surface Acoustic Wave[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2021, 58(5): 0514004.

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