钛合金疲劳裂纹激光超声数值模拟研究

作     者：陈涛 张洪伟 窦艳涛 袁俊 Chen Tao;Zhang Hongwei;Dou Yantao;Yuan Jun

作者机构：北京石油化工学院机械工程学院北京102617 北京翔博科技股份有限公司北京101312 

出 版 物：《应用激光》 (Applied Laser)

年 卷 期：2024年第44卷第5期

页      面：88-97页

学科分类：080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：北京高校高精尖学科建设机械工程(21010221002) 国家级大学生创新创业计划项目(2022J00180) 

主　　题：钛合金 激光超声 裂纹 数值模拟 表面波 

摘      要：采用COMSOL Multiphysics软件建立了预制初始裂纹的TC4钛合金板热力耦合模型,分析了激光超声过程中多探测点表面波传播特性及与裂纹信息的表征关系,研究了探测点位置、裂纹深度及形状对裂纹回波信号特征的影响规律,克服了现有激光检测研究中无法精确表征裂纹的不足。结果表明,当激光源位置不变时,探测点越接近裂纹,表面裂纹回波抵达时间越短,幅值也逐步衰减;随裂纹深度的增长,表面裂纹回波的峰值也在增长,并且在裂纹深度大于1.0 mm时呈快速线性增长趋势;通过三种裂纹形状波形比对,发现裂纹形状对检测精度的影响可忽略不计;通过对转换横波和裂纹回波路径与抵达时间的计算,实现了对裂纹深度的表征及定位,检测误差不大于4%。