亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        超聲波無損探傷仿真實驗設(shè)計

        2022-07-04 07:43:46廖思嵐周泰言向廷偉王毅豪何晉宇
        科技創(chuàng)新與應(yīng)用 2022年19期
        關(guān)鍵詞:快照波形圖波場

        段 茜,廖思嵐,周泰言,向廷偉,王毅豪,何晉宇

        (西南石油大學(xué) 理學(xué)院,四川 成都 610500)

        超聲波無損檢測技術(shù)因其檢測靈敏度較高,對測試介質(zhì)或試驗人員無損,測試方法簡便且成本低廉,已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)學(xué)和地質(zhì)學(xué)等領(lǐng)域。例如,人們采用聲波透射法開展樁基質(zhì)量檢測[1];利用超聲波時域和頻域特性研究粘結(jié)混凝土結(jié)構(gòu)[2];開展巖石室內(nèi)超聲波透射實驗和巖石力學(xué)實驗的同步測試,利用巖石聲學(xué)參數(shù)來預(yù)測其物理力學(xué)參數(shù)[3];利用超聲波的成像特征來檢查胎兒的健康狀況以及身體器官或骨骼肌肉是否存在損傷[4]等。

        本文簡單介紹了脈沖反射法超聲波無損探傷原理,并基于二階聲波波動方程,采用有限差分法對超聲波無損探傷實驗進行數(shù)值仿真,仿真程序界面簡潔,操作步驟簡單,對聲波波場在固體介質(zhì)中的傳播過程進行了二維動畫展示,使學(xué)生可以形象觀測到聲波遇到缺陷阻擋后的反射、折射和繞射過程。通過計算無損模型中的波速,評價了該方法的計算精度。學(xué)生通過計算不同裂縫長度和寬度下的聲波衰減系數(shù),從而理解裂縫參數(shù)對聲波衰減系數(shù)的影響,結(jié)果也為介質(zhì)中裂縫參數(shù)的聲學(xué)檢測提供了理論依據(jù)。

        1 超聲波無損探傷原理

        除了穿透法和雙晶頭脈沖反射法,脈沖反射法也是目前超聲探傷的主要方法。本文對脈沖反射法超聲波無損探傷實驗開展研究,該方法的原理是將發(fā)射探頭和接收探頭置于介質(zhì)的同一個端面上,當脈沖發(fā)生器產(chǎn)生的高壓電信號加在發(fā)射探頭上時,探頭受到激發(fā),產(chǎn)生一個瞬態(tài)的振動,該振動以一定的速度在介質(zhì)中傳播。當介質(zhì)為無損介質(zhì)時,脈沖振動到達樣品的另一端面時被反射,反射波被接收探頭接收,此時接收端波形只有初始波和底面反射波。當介質(zhì)中存在缺陷時,脈沖振動遇到異質(zhì)界面會發(fā)生發(fā)射,接收端波形在初始波和底面反射波之間會出現(xiàn)缺陷回波,缺陷回波的位置取決于聲波在介質(zhì)中遇到異質(zhì)界面時傳播的路程,缺陷離發(fā)射和接收探頭越遠,缺陷回波傳播的路程越長,據(jù)此可以確定缺陷在介質(zhì)中的位置。缺陷回波的振幅取決于缺陷的幾何形態(tài),如缺陷呈水平分布,其長度越長,阻擋聲波傳播的反射面積也越大,缺陷回波的振幅越大。

        2 虛擬仿真實驗設(shè)計

        基于聲波波動方程,對含缺陷介質(zhì)的聲波波場進行有限差分數(shù)值模擬,波場快照圖以二維動畫方式顯示,仿真界面如圖1 所示。設(shè)介質(zhì)的尺寸為50 mm(長度)×50 mm(直徑),采樣的時間步長為10 ns,空間步長為0.2 mm,探頭位于點(25 mm,0 mm)處,左右邊界采用吸收邊界條件[5],上下邊界采用反射邊界條件。振源子波函數(shù)采用雷克子波[6],主頻為100 kHz。

        圖1 超聲波無損探傷實驗的數(shù)值仿真界面

        2.1 無損模型中波速的計算

        設(shè)介質(zhì)中無缺陷,介質(zhì)中的聲波速度為6 200 m/s,以探頭的激發(fā)信號為振源,模擬其通過無損模型后探頭接收的波形圖,再拾取底波波形的初至來得到波的傳播時間,利用公式(1)即可計算出聲波速度Vp。

        式中,L為介質(zhì)長度,△Τp為底波在介質(zhì)中的傳播時間。介質(zhì)在8 μs、10 μs 和12 μs 時的聲波波場快照分別如圖2(a)至圖2(c)所示,其中▲代表探頭位置,探頭發(fā)射和接收的波形如圖3 所示。從歸一化振幅波形圖上提取底面反射波的波至?xí)r間,為16.06 μs,由公式(1)可計算得到聲波速度為6 226.7 m/s,與預(yù)設(shè)速度值6 200 m/s 相比,相對誤差僅為0.43%,說明該數(shù)值模擬方法具有很高的精度。

        圖2 無損模型聲波位移波場快照圖

        2.2 缺陷位置的檢測

        假定距發(fā)射信號位置x處有一裂紋,并設(shè)從激發(fā)到接收裂紋回波信號的時間間隔為t,波速為Vp,則由

        式(2)可判斷裂紋所在的具體位置。

        設(shè)介質(zhì)中的聲波速度為6 200 m/s,缺陷為氣孔,位于模型中心,缺陷半徑為0.6 mm,缺陷中的聲波速度為340 m/s,介質(zhì)在8 μs 時的聲波波場快照如圖4 所示,接收端的波形圖如圖5 所示。從歸一化接收端的波形圖提取缺陷波的波至?xí)r間,為8.35 μs,由公式(2)可計算得到缺陷位置在距探頭0.024 1 m 處,與預(yù)設(shè)模型缺陷距探頭的位置0.024 4 m 相比,相對誤差為1.23%。

        圖4 缺陷模型聲波位移波場快照圖

        圖5 缺陷模型接收端波形圖

        2.3 單裂縫損傷程度的檢測

        采用信號對比法,測量探頭發(fā)射聲波信號的幅度A0,再記錄缺陷回波的聲波幅度A,即可利用公式(3)計算出介質(zhì)的聲波衰減系數(shù)。

        式中,x為缺陷距發(fā)射信號位置。

        2.3.1 裂縫伸長度對聲波衰減系數(shù)的影響

        設(shè)介質(zhì)中心有一單裂縫缺陷,裂縫寬度為2 mm,裂縫長度分別為2 mm,4 mm,6 mm,8 mm 和10 mm。介質(zhì)中的聲波速度為6 200 m/s,缺陷中的聲波速度為340 m/s,裂縫長度為2 mm,6 mm 和10 mm 的介質(zhì)在8 μs 時的聲波波場快照分別如圖6(a)至圖6(c)所示,相應(yīng)的接收端波形圖分別如圖7(a)至圖7(c)所示。從歸一化波形圖上提取激勵信號的幅度和缺陷波的聲波幅度,利用公式(3)即可計算出介質(zhì)的聲波衰減系數(shù)。繪制聲波衰減系數(shù)與裂縫長度的關(guān)系曲線,如圖8 所示,可以看出,隨著裂縫伸長度的增加,缺陷波反射的能量增加,幅值增大,聲波衰減系數(shù)減小。

        圖6 單裂縫模型聲波位移波場快照圖

        圖7 單裂縫模型接收端波形圖

        圖8 聲波衰減系數(shù)隨裂縫長度變化

        2.3.2 裂縫張開度對聲波衰減系數(shù)的影響

        設(shè)介質(zhì)中心有一單裂縫缺陷,裂縫長度為10 mm,裂縫寬度分別為2 mm,4 mm,6 mm,8 mm 和10 mm。介質(zhì)中的聲波速度為6 200 m/s,缺陷中的聲波速度為340 m/s,裂縫寬度為2 mm,6 mm 和10 mm 的介質(zhì)在8 μs 時的聲波波場快照分別如圖9(a)至圖9(c)所示,相應(yīng)的接收端波形分別如圖10(a)至圖10(c)所示。繪制聲波衰減系數(shù)與裂縫寬度的關(guān)系曲線,如圖11 所示,可以看出,隨著裂縫張開度的增加,缺陷波反射的能量相差不大,聲波衰減系數(shù)幾乎不變,裂縫張開度對聲波衰減系數(shù)幾乎不產(chǎn)生影響。

        圖9 單裂縫模型聲波位移波場快照圖

        圖10 單裂縫模型接收端波形圖

        圖11 聲波衰減系數(shù)隨裂縫寬度變化

        3 結(jié)束語

        基于聲波波動方程,對超聲波無損探傷實驗進行了數(shù)值仿真,仿真程序界面簡潔,操作簡便且計算精度高,抽象的聲波波場傳播過程以動畫的形式得到了直觀展示,學(xué)生可以通過自主設(shè)計裂縫缺陷的位置、長度和寬度等信息,從接收端波形圖中提取不同裂縫參數(shù)下的缺陷回波的波至?xí)r間和振幅,分析裂縫參數(shù)對聲波衰減系數(shù)的影響,促進了學(xué)生對無損探傷原理的深入理解,提高了教學(xué)效果。

        猜你喜歡
        快照波形圖波場
        交流接觸器典型通斷過程分析
        EMC存儲快照功能分析
        天津科技(2022年5期)2022-05-31 02:18:08
        由波形圖領(lǐng)悟聲音特性
        淺析CH-γ方程中解的求法
        用DIS數(shù)字化信息系統(tǒng)測量金屬棒中聲速的有效方法
        彈性波波場分離方法對比及其在逆時偏移成像中的應(yīng)用
        創(chuàng)建磁盤組備份快照
        交錯網(wǎng)格與旋轉(zhuǎn)交錯網(wǎng)格對VTI介質(zhì)波場分離的影響分析
        基于Hilbert變換的全波場分離逆時偏移成像
        數(shù)據(jù)恢復(fù)的快照策略
        日本午夜剧场日本东京热| 亚洲中文字幕在线一区二区三区| 亚洲欧美日本人成在线观看| 中文字幕人妻一区二区二区| 欧美顶级少妇作爱| 熟妇人妻无乱码中文字幕| 亚洲一区二区三区av链接| 久久精品国产亚洲av蜜臀久久| 午夜视频在线观看一区二区小| 精品国产乱码久久久久久1区2区 | 亚洲在线视频一区二区| 亚洲av五月天一区二区| 天天爽天天爽夜夜爽毛片| 香蕉视频在线观看国产| 日韩久久免费精品视频| 午夜福利影院成人影院| 伊人久久大香线蕉av网禁呦| 樱花AV在线无码| 色综合久久五十路人妻| 妺妺窝人体色777777| 少妇人妻200篇白洁| 高清高速无码一区二区| 蜜桃传媒免费在线观看| 亚洲日韩国产欧美一区二区三区| 精品乱码一区二区三区四区| 日韩av在线不卡观看| 亚洲男人天堂一区二区| 国产精品丝袜久久久久久不卡| 妞干网中文字幕| 日本一区二区三区综合视频| 无码人妻精品一区二区三| 国内精品久久久久久久久齐齐| 国产三级精品三级在线观看粤语| 免费国产在线精品一区二区三区免 | 扒开腿狂躁女人爽出白浆| 少妇高潮喷水正在播放| 国产丝袜美腿诱惑在线观看| 亚洲精品1区2区在线观看| 欧美野外疯狂做受xxxx高潮| 亚洲欧美国产精品久久久| 给我看免费播放的视频在线观看|