摘要 本文在调研了脉冲激光作用在铝材表面激发超声时，靶材表面的激发超声的温度场和应力场的研究现状的基础上，研究了脉冲激光作用于铝材表面激发超声表面波的物理过程，建立了脉冲激光激发声表面波的理论模型。同时以此为基础，建立了连续激光在铝材表面的扫描激发超声的温度场和应力场的物理模型。采用数值计算方法——有限元法，完成了连续激光在铝表面的扫描激发超声的温度场和应力场的有限元模拟。87447

通过改变不同的扫描速度，获得相应的波前角，并且得出超声波前与扫描速度之间的几何关系，并与理论结果进行比较。

    本文的研究结果可以为激光超声理论和数值模拟研究，同时也为激光超声缺陷检测技术提供理论依据。

毕业论文关键词： 激光超声，热弹机制，有限元方法，连续激光，COMSOL数值仿真，应力场，波前角，声表面波

毕业设计说明书外文摘要

Title  Simulation of ultrasound on aluminum surface generated by continuous-wave lasers 

Abstract When the pulsed laser act on the surface of aluminum, the ultrasound will be generated。 Many scholars had studied temperature field and stress field of aluminum。 Based on the research of other scholars, this paper simulated the generation of ultrasonic guided wave generated by the pulsed laser。 The theoretical model of the pulsed laser generated has been constructed, which represents the laser line source illumination on the aluminum plate。 On the basis of this, the theoretical model of the temperature field and the stress field has been constructed。 The finite element method has been employed to simulate the temperature field and the stress field of the continuous laser beam on the aluminum surface。 

By changing the scanning speed, the corresponding wavefront angle will change with it, and obtained the geometric relationship between the wavefront angle and the scanning speed。 In addition, this results will be compared with the theoretical results。

    The returns in this paper may provide theoretical base for laser and numerical simulation research, as well as crack inspection widening its application scope。 

Keywords  Laser ultrasonic, thermo elastic mechanism, finite element method, continuous laser, COMSOL numerical simulation, stress field, wave front angle, surface acoustic wave。

目   次

1 引言（或绪论）1源-于Y优+尔-论.文:网www.youerw.com 原文+QQ7520^18766

1。1激光超声研究背景1

1。2激光超声技术的研究进展1

1。3本文的主要研究工作2

2  激光激发超声的基础原理3

2。1激光激发超声的机理3

2。2有限元方5

2。3热扩散理论模型5

2。4有限元网格大小和时间步长的选取7

3  脉冲激光激发超声的有限元模拟8

3。1数值模拟设置8

3。2数值结果和讨论9

4  连续激光激发超声的有限元模拟 11

4。1有限元理论模型 11

4。2数值模拟设置 11

4。3 数值结果与分析 13

5  结论 17

致谢18

参考文献19

1  引言

1。1  激光超声研究背景

自1960年以来，激光的出现，标志着人类科学技术的又一次前行。激光具有方向性好、亮度高、单色性好等特点，因而被广泛的应用于各个领域 [1]。

上世纪六十年代，世界上第一台可运行的激光器问世。之后，各种类型的激光器层出不穷。1963年，Askayan[2]和White[3]各自提出了用脉冲激光在不同的介质中激发超声的方法。同年，White提出了脉冲激光致使靶材瞬态表面热化而产生弹性波的一维理论模型。不久之后，他又进行了接收声表面波的实验。1968年，Richard White使用脉冲激光作用于材料表面，激发声表面波并进行检测。1976年，Bondarenko第一个进行材料实验时使用了激光技术。1980年，Calder使用Nd:Glass激光器，作用于铝板激发超声波并检测。二十世纪八十年代中期，Monchalin建成球面共焦F-P干涉仪，首次实现了在相距1m的位置实现对未抛光的钢板进行激光超声的检测实验，这标志着超声技术向实用化迈出一大步[4]。