Page 43 - 《应用声学》2023年第6期

第 42 卷 第 6 期 刘登荣等： 核电堆内构件围板螺栓超声检测优化有限元仿真研究 1153

有缺陷和无缺陷的时域信号对比中可以清晰地看 1.00
௄Ꭵᬞ
到缺陷回波。图 13(b) 是不同入射角下缺陷回波的 0.75 దᎥᬞ Ꭵᬞڀฉ अ᭧ڀฉ
信号幅值的变化情况，可以看出随着入射角度的增 0.50
大，缺陷回波的信号幅值大概在入射角为 16° 时出 0.25
现峰值。 ηՂࣨϙ/µm 0

5 -0.25
ݽฉ ௄Ꭵᬞ
4 ʷ൓Ꭵᬞڀฉ దᎥᬞ -0.50
3 ̄൓Ꭵᬞڀฉ -0.75
2 अ᭧ڀฉ -1.00
ηՂࣨϙ/µm 1 0 0 5 10 ௑ᫎ/µs 15 20 25

-1
-2 (a) 16°К࠱ᝈʾᄊ௑۫ηՂ
1.0
-3
-4
0.8
-5
0 5 10 15 20 25
௑ᫎ/µs 0.6
ॆʷӑࣨϙ
(a) 0°К࠱ᝈʾᄊ௑۫ηՂ
1.0 0.4

0.8
0.2
ॆʷӑࣨϙ 0.6 0 0 4 8 12 16 20

0.4
К࠱ᝈए/(O)
(b) ˀՏК࠱ᝈʾᎥᬞڀฉࣨϙ
0.2
图 13 螺杆区缺陷仿真结果
0
0 4 8 12 16 20 Fig. 13 Simulation results of defect in the screw area
К࠱ᝈए/(O)
(b) ˀՏК࠱ᝈʾᎥᬞڀฉࣨϙ 2.3.3 螺纹区入射角度优化
图 11 过渡区缺陷仿真结果 在螺栓下部螺纹区放置一个刻槽缺陷以模拟
Fig. 11 Simulation results for transition zone’s defect
裂纹，采用不同入射角的超声波进行数值模拟，得到
12°入射角下的螺栓截面声场分布随时间变化情况，

如图 14 所示，可观察到纵波传播受到缺陷影响，有
一小部分纵波发生反射。采用 2 个探头的一发一收
(T/R)模式接收回波，接收端时域信号如图 15(a)所
示，同样的在两者信号对比中可以清晰看到缺陷回
波。图 15(b) 是不同入射角下缺陷回波的信号幅值
的变化情况，可以看出随着入射角度的增大，缺陷回
波的信号幅值大概在入射角为12°时出现峰值。
图 16 为在不同入射角下螺栓各部位存在 15%
(a) 5.5 ms (b) 6.5 ms (c) 7.5 ms 截面缺陷占比情况下的缺陷回波信号幅值。从图16
中可以看出，在过渡区的缺陷回波信号随着入射角
图 12 16° 入射角下不同时刻的声场图
度的增大而出现明显的下降趋势；在螺杆区，缺陷回
Fig. 12 Sound field diagram at different moments
at the angle of incidence of 16° 波信号幅值随着入射角的增大而先增后减，在入射