基于CIVA平臺的材料中超聲檢測聲場分布和小缺陷響應建模仿真及實驗研究.pdf

1、本論文研究是在多項國家、省部級科研基金項目資助下，以金屬材料中板材和棒材以及碳纖維復合材料為研究對象，基于CIVA仿真平臺，對材料中超聲波聲場分布和小缺陷的回波響應開展了建模仿真分析和實驗研究。
　　在超聲聲場計算方面，利用基于Pencil法修正的瑞利積分(RIM)模型建立了適用于各類探頭及傳播介質的超聲傳播模型，得到聲場分布與工件、探頭及檢測參數(shù)之間的定量關系。為了解決在實際工程應用中，由于缺陷或結構的復雜性很難計算得到解析解的

2、問題，引入了基爾霍夫(Kirchhoff)近似和伯恩(Born)近似等理論，建立了基于近似理論的缺陷和結構散射聲場模型，使得快速計算復雜缺陷和結構散射聲場能夠得以實現(xiàn)。
　　針對金屬材料建立了碳鋼棒材模型和鋁制板材模型，將一些重要和常見的金屬材料中毫米級以下小缺陷（比如夾渣和裂紋）等效為圓柱體缺陷，建立平底孔人工缺陷模型。使用超聲仿真軟件CIVA建模分析了多種檢測條件對無缺陷金屬材料中聲場分布規(guī)律和含人工缺陷的金屬材料中缺陷回波響

3、應規(guī)律的影響。搭建了基于脈沖反射法的水浸式超聲檢測實驗平臺，使用含有0.8mm直徑平底孔人工缺陷的20＃鋼棒材模擬試塊和方形鋁塊板材模擬試塊對缺陷回波進行了超聲檢測實驗驗證。針對碳纖維復合材料建立了32層薄板型無缺陷CFRP層壓板理想模型和72層厚截面含平底孔人工缺陷CFRP層壓板模型。使用CIVA仿真軟件分別進行了聲場分布和缺陷響應的仿真分析，并使用自建的超聲檢測實驗平臺進行了對應的超聲檢測實驗。
　　綜上所述，本文主要基于CI