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环状激光作用于薄管产生温度场的有限元模拟

曹豆豆 王开圣 杨雁南

引用本文:
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环状激光作用于薄管产生温度场的有限元模拟

    作者简介: 曹豆豆(1984- ),女,硕士研究生,主要从事激光超声技术的研究..
    通讯作者: 杨雁南, yanhyn@nuaa.edu.cn
  • 中图分类号: TN249

Finite element simulation of temperature field of thin tubes irradiated by ring lasers

    Corresponding author: YANG Yan-nan, yanhyn@nuaa.edu.cn
  • CLC number: TN249

  • 摘要: 为了提高激光在管道中激发超声波的效率,基于激光超声的热弹激发理论,建立了环状激光源作用于薄管中的有限元模型,采用有限元方法,数值模拟了环状激光脉冲作用于铝管内壁时产生的瞬态温度场,得到了铝管内部温度随时间变化的曲线和不同时刻温度沿径向、轴向的变化曲线,并进一步分析了铝管内温度梯度的形成及随时间、沿径向的变化规律。结果表明,激光产生的瞬态温度场建立极其迅速,整个过程仅持续几十纳秒,该过程产生的温度梯度非常大,因此环状激光源可在铝管中激发很强的超声波;同时,由于温度梯度分布在整个圆周上,因而形成的导波衰减慢,可在周向、轴向上实现大范围超声检测。该结果对热弹条件下激光在管道中激发超声导波的研究有一定参考作用。
  • [1]

    ROSE J L,HE C F,WU W B.Ultrasonic waves in solid media[M].Beijing:Science Press,2004:125-128(in Chinese).
    [2]

    TA D A,LIU Zh Q,TIAN G Ch.Propagation characteristics of ultrasonic guided-waves in pipes[J].Technical Acoustics,2001,20(3):131-134(in Chinese).
    [3]

    TANG L G,CHENG J Ch,WANG J L.Theoretical investigation of the laser-generated guided waves in hollow cylinders[J].Acta Acustica,2001,26(6):489-496(in Chinese).
    [4]

    ZHAO Y,SHEN Z H,LU J,et al.Finite element simulation of laser-generated circumferential waves in hollow cylinder[J].Acta Physica Sinica,2007,56(1):321-325(in Chinese).
    [5]

    SONG B M,KIM J H,LEE J H.Application of laser-generated ultrasound to evaluate wall thinned pipe[J].Nondestructive Testing in Progres,2007,5(1):187-195.
    [6]

    JHANG K Y,KIM H M.Automatic inspection of pipe using non-contact guided wave technique with enhanced mode-selectivity[J].Material Science Forum,2006,505/507(2):973-978.
    [7]

    ZHANG Sh Y.Laser ultrasound and materials nondestructive evaluation[J].Applied Acoustics,1992,11(4):1-6(in Chinese).
    [8]

    WANG J J,SHEN Zh H,NI X W,et al.Numerical simulation of laser-generated ultrasonic by finite element method in the transparent coating-substrate system[J].Laser Technology,2006,30(2):177-180(in Chinese).
    [9]

    XU B Q,SHEN Zh H,NI X W,et al.Time-frequency analysis of laser-generated ultrasonic wave in coating-substrate systems[J].Laser Technology,2004,28(6):609-612(in Chinese).
    [10]

    NOROY M H,ROYER D,FINK M.The laser-generated ultrasonic phased array:analysis and experiments[J].J Acoust Soc Amer,1993,94(4):1934-1943.
    [11]

    LEE T H,CHOI I H,JHANG K Y.Single-mode guided wave technique using ring-arrayed laser beam for thin-tube inspection[J].Nondestructive Testing and Evaluation International,2008,41(8):632-637.
    [12]

    JHANG K Y,SHIN M J,LIM B O.Application of the laser generated focused-Lamb wave for non-contact imaging of defects in plate[J].Ultrasonics,2006,44(11):1265-1268.
    [13]

    GAO W M,GLORIEUX Ch,THOEN J.Study of circumferential waves and their interaction with defects on cylindrical shells using line-source laser ultrasonics[J].J A P,2002,91(9):6114-6119.
    [14]

    HE Y J,ZHU R H,SHEN Zh H,et al.Numerical simulation of laser-induced transient temperature field in cylindrical shell[J].Laser Technology,2005,29(4):386-388(in Chinese).
  • [1] 陈春明战宇刘常升方奔 . 激光超声测量T800/QY9511复合材料工程常数的有限元模拟. 激光技术, 2019, 43(1): 88-92. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2019.01.018
    [2] 卢长亮胡芳友黄旭仁易德先胡滨崔爱永 . 脉冲激光辐照金属板温度场应力场数值分析. 激光技术, 2012, 36(6): 754-758. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.011
    [3] 张同俊李臻熙李克平李星国 . 激光烧结Al2O3/Ti系FGM的温度场与热应力场. 激光技术, 1999, 23(1): 57-61.
    [4] 王纪俊沈中华倪晓武许伯强关建飞陆建 . 透明薄膜/基底系统激光超声波的有限元数值研究. 激光技术, 2006, 30(2): 177-180.
    [5] 宋艳马世榜张开飞 . 热弹激光超声激励及缺陷检测的有限元分析. 激光技术, 2021, 45(2): 246-251. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2021.02.021
    [6] 许伯强刘洪凯徐桂东徐晨光李俊敏 . 基于应力-位移混合有限元法的激光超声数值模拟. 激光技术, 2014, 38(2): 230-235. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.02.018
    [7] 管一弘樊刚陈铁力王洪纲 . 激光淬火热致残余应力的数值分析. 激光技术, 1998, 22(5): 313-317.
    [8] 颜鑫应恺宁戴鹭楠谭钧夫沈中华倪辰荫 . 基于物理信息神经网络的激光超声波场研究. 激光技术, 2024, 48(1): 105-113. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2024.01.017
    [9] 胡增荣周建忠郭华锋杜建钧 . 应用ABAQUS模拟激光焊接温度场. 激光技术, 2007, 31(3): 326-329.
    [10] 张建宇高立新崔玲丽吴迪平杨久霞王会刚 . 激光强化温度场的理论解析与实验论证. 激光技术, 2006, 30(1): 56-59.
    [11] 雷震张立文张晓玲孟庆端 . 高斯激光辐照焦平面探测器温度场分析与仿真. 激光技术, 2016, 40(4): 516-520. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2016.04.013
    [12] 李贝贝李小将 . 激光输能光电池温度场数值模拟. 激光技术, 2017, 41(4): 537-544. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2017.04.016
    [13] 孙浩徐建明张宏超杨欢陆健 . 连续激光辐照三结GaAs太阳电池温度场仿真. 激光技术, 2018, 42(2): 239-244. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.02.019
    [14] 王文斌郭子如张阳陈世雄 . 激光辐照下金属/炸药结构温度场的数值模拟. 激光技术, 2014, 38(5): 684-687. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2014.05.023
    [15] 陈永庆张陈涛张建寰 . 激光化学气相沉积石墨烯的基底温度场仿真. 激光技术, 2015, 39(5): 648-653. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2015.05.013
    [16] 王亚晨孙文磊黄勇王鑫龙黄海博 . 基于温度场评估的激光熔覆顺序决策方法研究. 激光技术, 2018, 42(5): 605-610. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2018.05.005
    [17] 冯爱新程昌殷苏民周建忠唐翠屏 . 激光划痕法膜基界面的温度场及应力场分析. 激光技术, 2008, 32(5): 527-530.
    [18] 师文庆杨永强黄延禄程大伟 . 选区激光熔化快速成型过程温度场数值模拟. 激光技术, 2008, 32(4): 410-412.
    [19] 裴旭吴建华 . 金属材料脉冲激光辐照瞬态温度场数值模拟研究. 激光技术, 2012, 36(6): 828-831. doi: 10.3969/j.issn.1001-3806.2012.06.029
    [20] 谢林圯吴腾龚美美马孝铭师文庆黄江谢玉萍何宽芳 . 单道激光熔覆温度场仿真及实验研究. 激光技术, 2022, 46(2): 226-232. doi: 10.7510/jgjs.issn.1001-3806.2022.02.013
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出版历程
  • 收稿日期:  2009-11-20
  • 录用日期:  2010-02-23
  • 刊出日期:  2010-11-25

环状激光作用于薄管产生温度场的有限元模拟

    通讯作者: 杨雁南, yanhyn@nuaa.edu.cn
    作者简介: 曹豆豆(1984- ),女,硕士研究生,主要从事激光超声技术的研究.
  • 1. 南京航空航天大学, 应用物理系, 南京, 210016

摘要: 为了提高激光在管道中激发超声波的效率,基于激光超声的热弹激发理论,建立了环状激光源作用于薄管中的有限元模型,采用有限元方法,数值模拟了环状激光脉冲作用于铝管内壁时产生的瞬态温度场,得到了铝管内部温度随时间变化的曲线和不同时刻温度沿径向、轴向的变化曲线,并进一步分析了铝管内温度梯度的形成及随时间、沿径向的变化规律。结果表明,激光产生的瞬态温度场建立极其迅速,整个过程仅持续几十纳秒,该过程产生的温度梯度非常大,因此环状激光源可在铝管中激发很强的超声波;同时,由于温度梯度分布在整个圆周上,因而形成的导波衰减慢,可在周向、轴向上实现大范围超声检测。该结果对热弹条件下激光在管道中激发超声导波的研究有一定参考作用。

English Abstract

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