文档介绍：中国石油大学(华东)
硕士学位论文
均匀介质中缺陷对声波频谱特性影响的有限元方法研究
姓名:孙继华
申请学位级别:硕士
专业:无线电物理
指导教师:李书光
20080501
要摘现代无损检测技术正向高精度、高准确度方向发展,传统的理论和实验方法已不能满足其发展的要求,这就使得数值模拟越来越多的应用到超声无损检测研究上来。对于检测信号,一般在时域中分析所获得的缺陷信息是有限的。随着数字信号处理技术的发展起来的频谱分析方法已广泛应用到超声无损检测中来,应用频谱分析技术可以在频域中获得缺陷的更多信息。对材料中无缺陷以及含有裂纹、方形横穿孔、圆柱形横穿孔缺陷的情况进行了模拟计算,在时域信号中可以看出各种回波和透射波幅度等特征的区别;重点对信号进行了频谱分析,计算得到了缺陷回波、底面回波以及透射波的频域特征量:峰值、峰值频率、中心频率、带宽、半高宽和缺陷谐振敏感频率等的变化;同时针对圆柱形横穿洞不同的直径,获得了其透射波各种频域特征量的变化规律曲线。其次,通过对平面和弧面凹槽的模拟计算,得到了相同深度不同宽度凹槽的底面回波幅度和频域特征量的不同,同时得到了不同宽度平底孔底面回波频域特征量的变化规律。最后,对钢中有各种金属和非金属夹杂的情况进行了模拟计算,通过时域回波信号相位的分析,验证了模拟结果与理论计算的一致;通过对回波和透射波进行频谱分析可以得到各种夹杂的不同频域特征量。上述模拟结果能很好地识别出本文所述的各种缺陷,证明了应用有限元方法和频谱分析技术建立的模拟程序的正确性,这为理论和实验研究提供了参考,为进一步深入研究超声无损检测技术提供了新思路。关键词:超声检测,有限元模拟,频谱分析,敏感频率本文应用有限元方法,建立了各向同性固体二维超声无损检测有限元模型。首先,
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学位论文作者签名:岳菽指导教师签名:暧徊橐学位论文作者签名:型:丝肇日期:矽男年箩月多/日日期:沙了年,月日关于学位论文的独创性声明学位论文使用授权书日期:为落年卜月歹/日本人郑重声明:所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果,论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知,除文中已经加以标注和致谢外,本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含本人或他人为获得中国石油大学6或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处,本人愿意承担相关法律责任。本人完全同意中国石油大学6有权使用本学位论文ǖú幌抻谄溆刷版和电子版褂梅绞桨ǖú幌抻冢罕A粞宦畚模垂娑ㄏ蚬矣泄夭棵机构徒谎宦畚模匝踅涣魑D康脑秃徒换谎宦畚模市硌宦畚谋徊樵摹借阅和复印,将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。
第一章前言研究背景无损检测技术是在不破坏原材料和工件的前提下,测定和评价物质内部或表面的缺陷和其他技术参数的综合性应用技术。它是提高产品质量,促进技术进步不可缺少的手段,特别随着新材料、新技术的广泛应用,各种结构零件向高参量、大容量方向发展,不仅要提高缺陷检测的准确率和可靠性,而且要把传统的无损检测技术和现代信息技术相结合,实现无损检测的数字化、图像化、实时化、智能化一】。超声检测由于具有检测范围广、穿透能力强、设备简单、对人体无害等优点使其成为无损检测技术中应用最广,发展较快的一种检测技术,现在它已成为材料和结构的无损检测最常用的手段【。随着现代工业技术的发展,使无损检测在对材料或工件进行检测时,不仅需要探测缺陷的有无,而且还要对缺陷形状、大小、位置、取向和内含物等给出定量的评价于是,对固体中超声传播的研究变得突出出来,日益受到人们的关注,也取得了不少进展。先前人们对一些形状比较简单的散射体进行了理论计算,而对一些复杂的问题绝大多数都无法求得散射问题的解析解:大量学者也试图通过实验的方法找到各种规律,但是由于实验条件的限制,也只能对一些形状简单的缺陷进行研究,而且缺陷一旦成型就不能随意改变大小、形状。鉴于理论和实验研究的局限性,近年来,随着计算机、电子技术等的发展,一些数值模拟方法被应用到固体中声波传播问题上来。数值模拟的优点首先是能提高对最基本的超声波反射、散射和透射产生机理以及超声波成像的理解;其次,与实验比较,数值模拟更为经济,建立数学模型后,可以方便地改变各种参数来进行进一步的研究,或对已有的工艺参数进行优化。数值模拟因此被称为理论和实验之间的桥梁【俊F渲杏邢拊7椒ㄓ捎谄淅砺刍∫丫冉铣墒欤捌渌哂械耐ㄓ眯院土榛钚裕并易于计算机编程实现,在研究声波传播特性方面显示了独到的优势,所以在超声检测中越来越受到人们的