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(1Institute超声检测是无损检测的一种重要方法,其检测结果与超声换能器的声场特性密切相关。由于声学的实际应用问题很少能有严密的理论解析解,因此,随着计算机技术的日益进步,对声场方程进行数值计算成为研究声场特性的一种重要手段。目前,在超声波声场分析中应用较多的是积分公式以及由此得到的一系列近似公式,利用它们可以描述圆盘声源在连续波激励下声场的各特性指标:轴向声压分布、近场长度、扩散角和主旁瓣分布等【。彭应秋等【采用积分法通过频谱分析并进行多频率计算结果的叠加,获得了脉冲波激励下声场分布的计算结果。积分法中最新的3J程中,大多用脉冲信号对换能器进行激励,而且检测信号多以时域信号形式存在,积分法进行相应分46220101摘要:超声波无损检测结果与超声波换能器的声场特性密切相关,运用数值方法可以有效地进行超声波声场特性分析。介绍(FinitemethodFDTD)带超声波信号的分析更易于实现;应用完全匹配层layerPML)FDTD得了理想的边界吸收效果;通过数值计算和仿真,研究超声波声场传播特性及圆盘声源声场分布特性,与相关文献的对比表明该算法有效可行;对脉冲波信号激励的聚焦超声波换能器分别进行有限差分法数值仿真和实际测量试验,声束轴向切面的声场分布试验结果表明两者的分布特性有很好的一致性。研究结果为超声波声场特性分析提供一种新方法。关键词:时域有限差分法超声波声场完全匹配层TB553characteristicandDoIlO3901E201002009;珺2Aeronautic甈simulationeffectiveness甆.·国家自然科学基金、南昌航空大学航空检测与评价航空科技重点实验审开放摹金和北京市教育委员会共建资助项目。收到初稿,
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风鲁一罢=Op虿遫嘞氅1+112,t1FDTDz殿。狥,曩二州:一曩盖,:?22122l2l2l22l2'2F(xzf)=F(iAxkAz)=F(zf)i+l,k-112vLif'_F2&}pot析比较困难,积分法中传播介质的声参数一般是不变的,而且主要应用于无限自由空间假设下的声传45法分析了空心圆柱体中周向超声导波的传播和频散特性。杜三虎等【应用条纹单元法,对多层复合材料板中的脱粘缺陷进行了数值仿真研究。(Finite現直接离散时域波动方程,不需要任何形式的导出方程,故不会因为数学模型而限制其应用范围。它的差分格式中包含有介质的参量,只须赋予各网格相应的参量,就能模拟各种复杂的结构,这是时域有限差分法的一个突出优点。另外,由于时域有限差分法采用步进法进行计算,故能很容易地实现各种复杂时域宽带信号的模拟,而且可以非常方便地获得空间某一点的时域信号波形。水浸法是超声检测中经常采用的一种检测方式,而且其声场特性可以推广到其他介质中。本文采用流体中声场方程的一阶偏微分方程组,应用时域有限差分法对流体中二维声场的特性进行了相应研究,计算过程中采用完全匹配层方法对计算边界进行了处理