结合辅助加热的激光超声技术用于裂纹检测的实验研究

摘要随着科技不断发展，无损检测在工业上越来越重要，应用于裂纹检测的激光超声技术是其重要的组成部分。本课题从理论与实验两方面系统地研究了扫描激光源法在材料中激发超声波，以及微小的表面疲劳裂纹在光热调制条件下对超声波的激发与传播的作用机制。30755
本文首先介绍了有关激光超声技术的基本原理，并且对不同量级的开口宽度裂纹分别用了不同的方法进行检测。主要研究了带有疲劳裂纹的金属及玻璃样品中，使用基于光热调制的扫描激光源法获得在远场以及近场激发的声表面波及其特征，并与经典的扫描激光源法所得结果进行了比较。
关键词激光；超声波；光热调制；疲劳裂纹；无损检测
毕业设计说明书（毕业论文）外文摘要
Title Fatigue crack detection by using laser-generated acoustic waves combined with opto-thermal modulation
Abstract
It is constantly increasing of nondestructive examination with the development of the time. Applied laser ultrasonic crack detection technology is an important part of this technology and become research hot spot. The near-field acoustic waves generated by scanning laser source technique is studied theoretically and experimentally. The mechanism of interaction of micro surface-breaking fatigue crack under the opto-thermal modulation on the generation and propagation of the near-field acoustic waves were studied.
This paper introduces the basic principles relating to laser ultrasonic technology, and the different order of several methods were used to crack detection. Characters of both far-field and near-field laser generated acoustic waves with opto-thermal modulation in metallic sample were analyzed. Results are compared with those obtained by the classical scanning laser source technique.
Keywords Laser; Acoustic Waves; Opto-Thermal Modulation; Fatigue Crack; Non-Destructive Evaluation
目次
1 引言（或绪论） 1
2 激光的激发与检测 2
2.1超声的激光激发 2
2.2超声的激光检测 2
2.2.1光偏转技术 3
2.2.2双D型镜法 3
3激光超声技术应用于裂纹检测的研究 4
3.1脉冲回拨法、投捕法以及时间飞行散射法5
3.2 扫描激光源法7
4 光热调制下裂纹闭合现象9
4.1光热调制引起的裂纹闭合效应9
4.2 光热调制进一步研究11
5 结合光热调制的扫描激光源法15
5.1结合光热调制的扫描激发源法15
5.2 扫描加热源法17
结论 19
致谢 20
参考文献21
1 引言
在工业领域，常常需要以不损坏目标对象内部和性能为前提，对其使用性能或机械性能进行检验和测试。使用性能包括可靠性和安全性等，机械性能比如目标对象中是否存在缺陷，或缺陷的大小、取向、位置、深度等，由此产生了一门综合检测技术，即无损检测[ ]（探伤）技术。无损检测技术应用非常广泛，不仅能对一般工业生产成品和材料进行质量检测，还在航空航天等高科技领域也普遍采用。
固体材料在应力作用下会产生裂隙，称作裂纹。已经产生的裂纹随着时间的推移，在环境或应力持续作用下会继续生长，使材料的机械性能越来越差，甚至引起材料断裂。在材料表面积聚的应力往往会导致材料表面形成极小的裂纹，这些裂纹是导致材料损坏的关键原因，由于该类裂纹尺寸微小，具有一定的隐蔽性，较难检测。无损检测技术的一个重要方面，就是对材料微小裂纹进行检测。因此找到一种可以探测到微小裂纹的无损检测方法，一直是国内外科研和工业领域的研究热点。结合辅助加热的激光超声技术用于裂纹检测的实验研究:http://www.751com.cn/tongxin/lunwen_26645.html