COMSOL激光超聲案例

 0、研究背景

       激光超聲是一種非接觸,高精度,無損傷的新型超聲檢測技術。它利用激光脈沖在被檢測工件中激發超聲波,并用激光束探測超聲波的傳播,從而獲取工件信息,比如工件厚度、內部及表面缺陷,材料參數等等。

       本案例主要研究激光作用在物體表面上的熱彈效應。即在較低的吸收率下,表面吸收的熱量不超過物質融化溫度,產生的是短時膨脹過程,與該膨脹相關的應力波絕大部分在彈性范圍內。

1、模型介紹

       本模型為一塊矩形鋁板(長×寬:5mm×3mm),選擇2d、固體傳熱、固體力學、多物理場模塊為熱膨脹和溫度耦合。具體如下圖所示,其中固定溫度為室溫。

COMSOL激光超聲案例的圖1


COMSOL激光超聲案例的圖2

2、熱通量定義

       熱通量是關于時間和位置的函數。

                               位置函數:

COMSOL激光超聲案例的圖3

                                   時間函數:

      

COMSOL激光超聲案例的圖4

                             熱通量:an3(x,t)=an1(x)*an2(t)

COMSOL激光超聲案例的圖5

3、結果分析

COMSOL激光超聲案例的圖6

熱膨脹引起的振動

COMSOL激光超聲案例的圖7

熱膨脹引起的振動(高程顯示)


       從結果來看,熱應力引起的波可以看到橫波和縱波的存在。總感覺這個模型有說不出來的問題,大家可以一起討論下,以此來進一步完善模型。

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COMSOL激光超聲案例的圖8

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