基于有限元模拟的超声应力系数标定及分析

基于有限元模拟的超声应力系数标定及分析
帅祝名;贾光明;成志强
【期刊名称】《应用声学》
【年(卷),期】2024(43)2
【摘要】应力系数的标定作为超声应力检测最为关键的环节,决定应力检测的精度。

应力系数的传统试验标定对于被测物表面粗糙度、耦合剂厚度、声匹配块与被测物接触力等检测因素十分敏感。

加之各影响因素之间的耦合作用,使得精确标定出应
力系数愈加困难。

文章提出把应力系数分为反映材料声弹性效应的基本值和考虑各类检测因素的影响值两部分,可能是当前较为实用的办法。

基于有限元软件建立多
物理场耦合的超声应力检测模型,施加不同的拉伸载荷,分析临界折射纵波到达时间
与不同应力值之间的关系。

结果表明:模拟标定45#钢的超声应力系数基本值为13.7 MPa/ns。

同时通过4组单轴水平拉伸试验标定出检测因素影响值分别为1.0 MPa/ns、1.7 MPa/ns、2.8 MPa/ns和6.8 MPa/ns。

在合理情况下,应力系数基
本值直接决定应力系数的大小,检测因素对应力系数值的影响应该较小。

检测因素
影响值6.8 MPa/ns达到应力系数基本值13.7MPa/ns的49.6%,超出合理范围,观察发现这是声匹配块与被测面耦合后尚存在局部微小间隙的结果,可判定为无效数据。

有限元模型在理想检测条件下模拟获得应力系数基本值,通过比较应力系数基
本值和检测因素影响值,可以判断检测质量的优劣,减小应力系数标定数据的离散性,提高超声应力检测结果的可信度。

【总页数】8页(P461-468)
【作者】帅祝名;贾光明;成志强
【作者单位】西南交通大学力学与航空航天学院;国家管网集团北方管道有限责任公司;清华大学电机工程与应用电子技术系
【正文语种】中文
【中图分类】TB551
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