位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
金属和非金属材料中激光超声前驱小波分析
  • ISSN号:0258-7025
  • 期刊名称:《中国激光》
  • 时间:0
  • 分类:TG665[金属学及工艺—金属切削加工及机床] O242.1[理学—计算数学;理学—数学]
  • 作者机构:[1]南京理工大学信息物理与工程系,江苏南京210094, [2]江苏大学理学院,江苏镇江212013
  • 相关基金:国家自然科学基金(60208004)和江苏大学高级人才基金(05JDG007)资助项目.
中文摘要:

根据激光脉冲的时间分布、空间分布及材料物理参数与激光超声波形特征的关系,采用有限元方法(FEM)建立了激光超声的热弹有限元数值模型,得到了金属和非金属材料中的温度场分布,将温度场作为超声力源进而得到热弹激发的超声对心波形。根据对心波形,分析了前驱小波的成因和规律。结果表明,金属材料中由于热扩散效应在金属表面附近激发出一个位于表面的力源;非金属材料由于同时存在光学穿透效应,在材料表面层下形成一个有一定深度的体力源。激光辐照导致金属材料中加热区域急速膨胀进而产生垂直于表面方向的应力,而非金属材料该垂直表面方向的应力作用于材料表面下方一定深度处。因此金属材料中前驱小波为单极波形,而在非金属材料中表现为双极波形。前驱小波波形的特征反映了材料的物理性质和参数。该研究为利用前驱小波进行材料的定量检测和无损评价提供了依据。

英文摘要:

Based on the relationship between the features of laser ultrasonic waveform and the spatial distribution, temporal distribution of the laser pulse as well as the material physical properties, a model for the thermoelastic generation of ultrasonic wave in metals and non-metals is established by using finite element method (FEM). The temperature distributions in metal and non-metallic materials excited by laser pulse are obtained, and the ultrasonic waveforms at the epicenter caused by thermoelastic expansion are calculated by utilizing the temperature distributions as ultrasonic force source. The generation reason and rules of precursor are analyzed according to the waveforms at the epicenter. The results show that, because of the thermal diffusion, a force source is excited on the metal surface, whereas a body force source with relatively large depth is caused due to the optical penetration in nonmetals. The stresses normal to surface are excited by rapid expansion of material heated by laser pulse, but the location that the stresses act on is below the surface in the case of non-metals, so the precursor is monopolor in metals and it becomes dipolar in non-metals. The precursor waveforms include the material physical properties and parameters, so this research is useful for nondestructive materials test and evaluation by utilizing the characteristic of precursor.

同期刊论文项目
同项目期刊论文
期刊信息
  • 《中国激光》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国光学学会 中国科学院上海光学精密机械研究所
  • 主编:周炳琨
  • 地址:上海市嘉定区清河路390号
  • 邮编:201800
  • 邮箱:cjl@siom.ac.cn
  • 电话:021-69917051
  • 国际标准刊号:ISSN:0258-7025
  • 国内统一刊号:ISSN:31-1339/TN
  • 邮发代号:4-201
  • 获奖情况:
  • 中国自然科学核心期刊,物理学类核心期刊,无线电子学·电信技术类核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:26849