激光热弹激发流--固界面导波的数值模拟.pdf

Υ笄硕士学位论文激光热弹激发流一固界面导波的数值模拟月堡堂亟±专业名称物理鱼壬堂论文答辩日期学位授予单位和日期评阅人申请学位级别论文提交日期——答辩委员会主席分类号恳迹密级坌珏当岛号观心玅§墨墨墨§
甓嘣日独创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已注明引用的内容以外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果,也不包含为获得江苏大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名:骹
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学位论文作者签名:懒辍T日学位论文版权使用授权书江苏大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊馀贪电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件和电子文档,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致,允许论文被查阅和借阅,同时授权中国科学技术信息研究所将本论文编入《中国学位论文全文数据库》并向社会提供查询,授权中国学术期刊馀贪电子杂志社将本论文编入《中国优秀博硕士学位论文全文数据库》并向社会提供查询。论文的公布ǹ授权江苏大学研究生处办理。本学位论文属于不保密口。骹指导教师
一要摘关键词:激光超声;流固耦合;泄漏导波;ǎ挥邢拊7椒江苏大学硕士学位论文基于热弹性理论和流固耦合理论,建立了脉冲激光在流一固界面激励超声导控制方程和热传导方程,利用流固耦合边界条件,针对半无限大流一固空间和流波的理论模型,采用有限元方法数值模拟研究激光辐照产生的温度场和声波场,并建立了激光体力源分布和波形特征之间的定量关系。在此基础上采用积分变换解析方法进行比较研究,取得较好的一致性,为流一固界面激光激励超声导波无损检测提供理论基础。主要内容如下:基于经典热传导方程,分析了激光脉冲线源在流一固界面产生的瞬态温度场,提出温度梯度场是激励超声波的体力源,并分析了其空间和时间分布特征,以及不同流体介质的热学参数对温度场的影响。基于激光超声的热弹激发机理,采用积分变换方法耦合求解弹性介质的热弹体中固体板材两种不同情况,得到了超声波场的力学分量在变换域的解析解以及特征方程,进而得到了流一固界面导波的时域解和色散曲线、衰减曲线。基于有限元分析平台,建立了脉冲激光线源热弹激励流一固界面导波的有限元数值模型。针对不同材料的热学参数和力学参数,研究了有限元模型中网格单元划分和时间步长选择等关键参数,获得了与解析求解相吻合的数值结果,证明了两种算法的有效性。研究了脉冲激光线源在半无限大流一固界面激励的泄漏波、ㄒ约癓波的位移和应力波形,比较分析了其传播特征,结果表明泄漏波和ǖ哪芰糠直鸱植荚诠烫搴土魈辶讲唷R惭芯苛流体和固体间声阻抗差对界面位移波形的影响。对于脉冲激光线源激励无限大流体中固体板的泄漏波的情况,得到了两种不同模态的泄漏波,并研究了他们的色散特性和衰减特性,分析了流体环境对泄漏波形的影响。本文的研究结果将为激光超声泄漏导波应用于流固环境的无损检测提供有效的理论依据,并为激光超声理论体系作有益的补充。
激光热弹激发流一固界面导波的数值模拟
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