金属管状材料横截面方向的超声传输特性研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Spring_Song
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基于超声波在介质中的传输理论,针对超声波经过金属管状材料横截面传输后的声场特征,通过声场中特定位置的声压级变化,探讨与管状材料管壁均匀程度的相关性。本文理论研究了声波透射金属管状材料之后在空间产生的声场分布,推导了声压极值位置与管状材料尺度均匀程度的关系、声压级极值幅值与管状材料均匀程度的关系;利用有限元法仿真分析了固定频率声波透射二维管状材料后的声场分布特征,分析了声压级极值位置与管状材料管壁尺寸的关系;设计了相应的实验进行超声平面波经过金属管状材料横截面传输后的声场分布研究。理论分析、仿真研究和实验结果表明,平面超声波透过管状材料横截面传输后的声场分布中的声压级极大值和极小值的位置、大小关系可反映金属管状材料的均匀程度,测量极大值的位置的变化,可以判定金属管状材料产生缺陷的部位在边缘还是内侧;比较声场空间的中间极大值与两侧极小值的改变程度,可以判定外部或是内部中缺陷的具体部位。本文研究的这种方法,通过超声波经过金属管状材料的横截面传输后声场分布的声压级极值,位置分布和幅值,研究管壁均匀程度,可以为此类检测应用提供一种新的技术途径。本文的主要工作包括三个方面:(1)依据超声波的传播特性,根据声波的衍射、透射、折射等规律,理论研究并推导了金属管状材料横截面的超声传输特性、传播之后的声场分布特征、以及声压级极大值位置与金属管状材料尺寸的关系、极大值与极小值与金属管状材料的尺寸关系。(2)针对超声波经过管状材料横截面传输后的声场分布的条纹分布特性和极值研究,对金属管进行的横截面的超声传输有限元声学仿真研究。结果表明,传输后的声场中声压级的极大值与极小值的位置、大小,与金属管状材料的管壁均匀程度有关。(3)针对理论分析和有限元仿真模拟缺陷金属管的情况,设计了相应的实验,对两种金属管状材料的横截面传输超声波后的声场分布进行实验。在实验误差允许的情况下,得到了与有限元仿真相似的结论。对存在缺陷的金属管状材料的实验结果,也表明,采用对固定点检测的结果与缺陷事实相一致。
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