激光超声检测材料内部气孔缺陷的模拟研究(2)
时间:2018-04-24 20:59 来源:毕业论文 作者:毕业论文 点击:次
结论 18 致谢 19 参考文献 20 1 绪论 1.1课题的研究背景和意义 时代的进步都是以科学技术的发展为前提的，科学技术的发展推动了工业化进程，现代化工业的发展水平是衡量一个国家综合实力的重要标志之一。信息时代，人们对工业产品的质量和功能追求日趋严苛，除了生产工艺的精益求精，产品的检测环节也成为了重中之重。对产品的检测，我们要求既能实现全面检测的目的，又要保证不破坏产品的形态，不影响产品的性能，无损检测技术就应运而生。 无损检测技术（NDT），就是一种以不损害被检测零件为前提的综合性技术，它涉及多门学科，通过物理原理和化学现象的结合检测零件的完整性和安全可靠性。无损检测技术应用广泛，尤其在航空航天、汽车船舶建造、建筑机械类等方面起到了非常重要的作用，成为了质量保证的重要手段[1]。 无损检测技术近年来发展迅速，目前已有的无损检测方法多达七十多种，大致分为优尔个大类和两个辅助分类。不同的无损检测方法适应于不同的场合，各种无损检测技术汇总成了以涡流检测（ECT）、磁粉检测（MT）、射线检测（RT）、渗透检测（PT）以及超声检测（UT）共五项检测技术为主要代表的无损检测体系。 其中的超声检测（UT），应用尤其广泛，无论是现代化工业还是高科技产业领域，超声检测过程都成为了不可缺少的一个环节[2]。超声波是一种声波，其频率在2×104Hz以上，波长短于一般的声波，方向性好，具有很好的穿透力。相对于其他四大检测技术而言，超声检测独具特色，检测深度大范围广、高灵敏度定位准确、快速便捷性价比高以及对人体无害等优点使得超声检测技术成为了当下国内外使用频率最高、应用最广泛的无损检测技术。 早期的超声检测技术是接触式的，接触式的换能器，在使用过程中需要使用超声耦合剂，才能保证其灵敏度和可靠性。接触式超声检测系统在使用超声耦合剂的情况下灵敏度高，设备简单便宜，得到了最为广泛的应用。但是这种检测技术存在一个最大的缺陷，当温度升高时，超声耦合剂会汽化，失去粘性失去耦合剂的作用，让超声检测达不到预料的效果。鉴于此，非接触式的无损检测技术开始步入工业化生产的舞台。目前已有的非接触式无损检测技术主要有三种，一种是空气耦合超声，另一种是电磁超声，还有一种是激光超声。前两种无损检测技术都存在一定的局限性，空气耦合超声检测技术的换能器材料与空气声阻抗较难匹配，使得换能器的转换效率低、频带窄，导致空气耦合超声检测系统的灵敏度降低分辨率不高。而电磁超声检测技术只能适用于铁磁性物质，所以也没有得到广泛的采用。 只有激光超声检测技术，它结合了超声学和激光技术，是传统超声检测技术的继承和发展，激光超声技术不仅在无损检测领域应用广泛，其在超声信号传播、媒质特性研究等技术领域也得到了很好的应用，形成了一门新兴的特色学科—--激光超声检测技术[3-5]。 1.2激光超声检损的发展进程 1.2.1激光超声激发技术的发展进程 当脉冲激光照射固体表面是，激光的一部分能量会被反射，而另一部分则被吸收，固体表面吸收了这部分能量后会产生热应力区，从而在固体内部产生超声波。超声波产生的机制与激光的功率密度和固体表面的性质不同而不同，主要分为两类，一为热弹机制，一为融蚀机制。热弹机制在激光的功率密度较低时激发，固体表面吸收的激光辐射不足以融化材料，部分电磁能被吸收后转化为热能，热能导致固体材料表层内的热弹膨胀，产生与表面平行的热弹应力，从而形成弹性波源。热弹机制下产生的横波、纵波和表面波都呈阶跃函数，指向性呈中空对称，其幅度随激光功率密度增加而增大[6]。融蚀机制在激光的功率密度较高时激发，一般高于107W/cm2， 固体表面吸收大量能量，温度骤升致使材料表面融蚀，产生与表面垂直的反作用应力，与此同时产生等离子体飞出。融蚀机制下产生的横波指向性呈中空对称，纵波呈中强对称。纵波幅度增强，横波幅度在一开始达到最大值，而后随着功率密度的增加反而减小[7]。 (责任编辑：qin) |