文章摘要
关建飞,沈中华,许伯强,倪晓武,陆建.表面垂直裂痕诱发瑞利波散射的数值分析[J].,2006,25(3):138-144
表面垂直裂痕诱发瑞利波散射的数值分析
Numerical simulation of scattering of Rayleigh wave by a surface-breaking crack
  
中文摘要:
      激光激发的声表面波为材料表面缺陷的检测提供了有力的工具。针对含缺陷材料在模型边界上的复杂性,建立了基于平面应变的有限元模型并选取了相同厚度但含有不同深度的表面裂痕的单层铝板进行了对比计算,得到了声表面波经过不同深度的表面裂痕时产生的反射及透射信号波形的时域特征。进而引入了基于Wigner-Ville分布理论的时-频分析方法计算裂痕前、后散射的瞬态表面波的能量在时间-频率平面内分布的情形。结果显示:声表面波接近中心频率的某一频率成分在经过深度小于其中心波长的表面缺陷时,随着裂痕深度的增加,对应于该频率的反射系数呈现单调递增的趋势;而透射系数呈现递减的特征,这一结果可以为激光超声检测表面缺陷提供一种定量的表征手段。
英文摘要:
      Surface-breaking cracks can be detected by observing their interaction with surface acoustic waves generated by the pulsed laser. Taking into consideration the complicated boundary of the material with a surface crack, an optimized finite element model based on the plane strain is developed to simulate the scattered surface acoustic waves propagated on an Al plate with varied depth surface-breaking crack. From this we attained the characteristics of reflected and transmitted Rayleigh wave from the crack. Furthermore, we introduced Wigner-Ville theory to analysis the spectrogram of the two signals recorded on both sides of the surface crack. The results show that for the certain frequency component, the reflection coefficient becomes larger as the depth of the surface-breaking crack increased; while the transmission coefficient appears to be smaller. This establishes a quantitative basis for the application of laser ultrasonics in nondestructive evaluation of the material properties.
DOI:10.11684/j.issn.1000-310X.2006.03.003
中文关键词: 激光激发  瑞利波  有限元法  Wigner-Ville分布
英文关键词: Laser generation  Rayleigh wave  Finite element method  Wigner-Ville distribution
基金项目:国家自然科学基金资助项目(60208004),(60578015)教育部高校优秀青年教师奖励计划资助(2003-2008)
作者单位
关建飞 南京理工大学信息物理与工程系 南京 210094 
沈中华 南京理工大学信息物理与工程系 南京 210094 
许伯强 南京理工大学信息物理与工程系 南京 210094 
倪晓武 南京理工大学信息物理与工程系 南京 210094 
陆建 南京理工大学信息物理与工程系 南京 210094 
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