材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)8超聲波檢測(cè)方法(已修改)
2025-05-11 12:11 本頁面
【正文】 Northeastern University 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 材 料 概 論 李 陽 東北大學(xué) 2022 年 11 月 Northeastern University 材料概論： 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 光學(xué)顯微鏡 、 定量金相分析技術(shù) X射線衍射分析 掃描電鏡 、 透射電鏡分析 表面成分分析 電子顯微技術(shù)的新進(jìn)展 差熱分析 超聲波檢測(cè) Northeastern University 材料概論： 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 超聲波檢測(cè) 方法 ? 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ) ? 超聲波發(fā)射聲場(chǎng)與規(guī)則放射體的回波聲壓 ? 儀器 、 探頭和試塊 ? 超聲波探傷方法和通用探傷技術(shù) Northeastern University 材料概論： 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) （ 一 ） 超聲波檢測(cè)的物理基礎(chǔ) 物體沿著直線或曲線在某一平衡位置附近作住復(fù)周期性的運(yùn)動(dòng) ， 稱為機(jī)械振動(dòng) 。某質(zhì)點(diǎn)在介質(zhì)內(nèi)振動(dòng)能激發(fā)附近質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng) 。 振動(dòng)在彈性介質(zhì)內(nèi)的傳播過程 ，稱為波 。 聲波是一種在氣體 、 液體 、 固體中傳播的彈性波 。 它分為次聲波 、 可聞聲波 、 超聲波及特超聲波 ， 其頻率界限如圖 。 一 、 超聲波的一般概念 1． 機(jī)械振動(dòng)與機(jī)械波 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) Northeastern University 材料概論： 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) （ 1） 超聲波方向性好 。 在材料檢測(cè)中 ， 使用超聲波的頻率為毫米數(shù)量級(jí) 。 它可以像光波一樣具有良好的方向性 ， 可以定向發(fā)射 ， 猶如一束手電筒燈光可以在黑暗中尋找所需物品一樣在材料中發(fā)現(xiàn)缺陷 。 （ 2） 超聲波能量高 。 超聲波的頻率遠(yuǎn)高于聲波 ， 而聲強(qiáng)與頻率的平方成正比 ， 因此超聲波的能量遠(yuǎn)大于聲波的能量 。 （ 3） 穿透力強(qiáng) 。 超聲波在大多數(shù)材料中傳播時(shí) ， 傳播能量損失小 ， 傳播距離大 ，穿透能力強(qiáng) ， 在金屬材料中穿透能力可達(dá)數(shù)米 。 在一些非金屬材料 、 復(fù)合材料中穿透能力也可達(dá)一米 ， 這是其它檢測(cè)方法無法比擬的 。 （ 4） 能在異質(zhì)界面產(chǎn)生反射 、 折射和波形轉(zhuǎn)換 。 在超聲波檢測(cè)中 ， 遇到材料的異變界面 ， 超聲波要產(chǎn)生反射 、 折射和波形轉(zhuǎn)換 。 特點(diǎn) Northeastern University 材料概論： 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) （ 1） 縱波 L： 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向和傳播方向一致的波 ， 稱縱波 ， 它能在固體 、液體 、 氣體中傳播 。 2． 超聲波的波形 Northeastern University 材料概論： 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) （ 2） 橫波 S： 質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向垂直于傳播方向的波 ， 稱橫波 ， 它只能在固體中傳播 。 Northeastern University 材料概論： 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) （ 3） 表面波 R： 當(dāng)材料介質(zhì)受到交變應(yīng)力作用時(shí) ， 產(chǎn)生沿介質(zhì)表面?zhèn)鞑サ牟?，稱為表面波 。 它是瑞利 1887年首光提出來的 ， 因此表面波又稱瑞利波 。 表面波在介質(zhì)表面?zhèn)鞑r(shí) ， 介質(zhì)表面質(zhì)點(diǎn)作橢圓運(yùn)動(dòng) ， 橢圓長(zhǎng)軸垂直于波的傳播方向 ，短軸平行于波的傳播方向 。 橢圓運(yùn)動(dòng)可視為縱向振動(dòng)與橫向振動(dòng)的合成 ， 即縱波和橫波的合成 ， 因此表面波只能在固體介質(zhì)中傳播 ， 且表面波的能量隨傳播深度增加而迅速減弱 。 Northeastern University 材料概論： 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) （ 4） 板波 ：在板厚與波長(zhǎng)相當(dāng)?shù)膹椥员“逯袀鞑サ牟?， 稱為板波 。 按介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向不同可將板波分為 SH波和蘭姆波 。 ?SH波 ： SH波是水平偏振的橫波在薄板中傳播 。 薄板中各質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)方向平行于板面而垂直于波的傳播方向 ， 相當(dāng)于固體介質(zhì)表面的橫波 。 ?蘭姆波 ：蘭姆波又分為對(duì)稱型 (S型 )和非對(duì)稱則 (A型 )。 ?對(duì)稱 (S型 )蘭姆波的特點(diǎn)是薄板中心質(zhì)點(diǎn)作縱向振動(dòng) ， 上下表面質(zhì)點(diǎn)作橢圓運(yùn)動(dòng) ，振動(dòng)相位相反 、 并對(duì)稱于中心 。 ?非對(duì)稱 (A型 )蘭姆波特點(diǎn)是薄板中心質(zhì)點(diǎn)作橫向振動(dòng) ， 上下表面質(zhì)點(diǎn)作橢圓運(yùn)動(dòng) ， 相位相同 ， 不對(duì)稱 。 Northeastern University 材料概論： 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 3． 超聲波的傳播速度 （ 1） 氣體和液體中的聲速 Northeastern University 材料概論： 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè) 第 4講 材料的結(jié)構(gòu)檢測(cè)
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