固体介质中声波散射的有限元数值模拟

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:leloch
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超声波入射到固体中裂纹、孔洞等缺陷上时将发生散射,散射波中包含了缺陷的特征信息,了解缺陷和超声波的相互作用对缺陷的检测和定征起着关键性的作用。现有的解析方法只适用于几何形状简单的散射体,由于实际散射体形状各异,除十分简单的情形外,传统的解析方法对它们难以奏效,只能借助于数值方法。本文建立了各向同性固体的具有吸收边界的二维平面应变有限元模型,在研究了脉冲超声波在无缺陷固体中传播的基础上,首先模拟计算了脉冲超声点源加载时,超声波在固体内部平行于表面的裂纹、垂直于表面裂纹、与表面成45°角斜裂纹、四分之一圆周的弧形裂纹和背表面裂纹等5种形式裂纹上的散射。然后分别研究了平面脉冲超声纵波和横波入射时,在固体中横向圆柱形孔上的散射。通过对纵、横波的分离和在全波场中对散射波的分离,清晰地显示了缺陷对脉冲超声波的散射和波型间复杂的模式转换。模拟结果以位移场、散度场(纵波)、旋度场(横波)波场快照和A扫描曲线形式给出,部分结果与现有动态光弹实验照片进行了比较,并做出了评价。
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