激光超声表面波检测薄板残余应力的数值模拟方法

"激光超声表面波检测薄板残余应力的数值模拟 (2015年)" 这篇2015年的研究论文详细探讨了利用激光超声表面波技术来模拟和测量薄板中的残余应力。研究者们运用了ABAQUS这一强大的有限元分析软件，对脉冲激光激发的超声表面波在半无限大弹性薄板内部的传播进行了模拟。他们首先将激光激励等效为在薄板表面施加的高斯分布脉冲载荷，以此来模拟超声信号的输入。为了减少边界反射波对接收信号的影响，他们在模型边界处采用了无限单元，确保了表面波信号的典型特征得以清晰呈现。 论文的另一关键步骤是通过修正弹性模量的方法来获取薄板在单向应力状态下的应力场。在这种情况下，研究人员利用时差法计算了表面波在受应力区域的传播速度。通过比较数值结果与理论解析和实验数据，他们发现这些数值模拟结果有很好的吻合度，这表明所采用的方法对于激光超声检测残余应力是有效且可靠的。 该研究由多项基金支持，包括国家自然科学基金和中央高校基本科研业务费的重大科技创新项目。论文的作者分别是来自东北大学理学院和材料与冶金学院的专家，他们在激光超声、表面波速度、有限元分析、等效弹性模量以及残余应力测量等领域有着深入的研究。 论文中提到的激光超声技术是一种非破坏性的检测方法，能够无损地探测材料内部的应力状态。通过精确测量表面波的传播速度，可以推断出材料内部的残余应力分布，这对于评估结构材料的性能和寿命至关重要。而采用有限元分析进行模拟，则为理解和优化这种检测技术提供了理论基础，有助于提高检测的精度和可靠性。 这项工作为激光超声检测技术在实际工程应用中的残余应力评估提供了有力的数值工具，并为未来的相关研究提供了参考。通过这种方法，工程师和科学家可以更准确地了解和管理材料的残余应力，从而提升结构的安全性和耐久性。