《複雜各向異性材料中超聲聲場模擬與缺陷回波預測》是依託北京理工大學，由趙新玉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：複雜各向異性材料中超聲聲場模擬與缺陷回波預測
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：趙新玉
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
材料中缺陷的定量檢測和定期監測是結構安全評價的基礎，隨著各向異性材料（如奧氏體不鏽鋼、碳纖維複合材料等）被逐步廣泛套用到核電、航天航空等領域的許多重要結構，發展有效方法來檢測和評價這類複雜材料成為無損檢測領域的研究熱點。由於超音波在這類材料中傳播時會出現聲束畸變、分離和曲線路徑等複雜物理現象，這為超聲無損檢測各向異性材料中缺陷帶來嚴重困難。針對上述問題，我們以核電安全端各向異性焊縫為研究對象，擬發展有效的聲場模型來揭示超聲相控陣檢測系統在各向異性材料中的傳播和聚焦特性，進一步，建立適用於複雜各向異性材料檢測的超聲相控陣檢測系統測量模型，定量預測標準缺陷體回波信號，分析材料各向異性對系統檢測靈敏度的影響。本項目研究可為各向異性材料的超聲相控陣檢測和超聲定量無損評價問題提供必要理論依據和技術支撐。
結題摘要
針對核電安全端各向異性複雜焊縫結構建立了聲線模型來預測超聲束曲線傳播路徑和聚焦規律，發展了各向異性焊縫相控陣換能器聚焦法則，給出了基於聲線模型的缺陷準確定位方法，理論預測與實驗測量結果吻合較好，驗證了理論方法的有效性。針對各向異性堆焊結構，套用多高斯聲束模型研究了超聲換能器向各向異性圓管堆焊結構中輻射聲場的特徵，分析了堆焊層的各向異性和圓管曲率變化兩種因素對縱波聲束偏轉和聚焦形態的影響，並建立了超聲測量模型，用於預測各向異性堆焊層下的橫通孔缺陷回波信號，模型預測與實驗測量結果相符。通過結合表面波格林方程和矩形換能器的高斯聲束模型, 推導出基於高斯聲束疊加的表面波三維聲場解析解，與點源疊加的數值解進行了分析比較,表明高斯聲束疊加方法在具有較好計算精度的同時, 還具有更快的計算效率。上述研究為複雜各向異性材料的超聲定量無損評價提供了有益的理論方法。
