基于柱状金属材料表面激光激发超声波的有限元分析

基于热弹激发机制，建立了激光在圆柱侧面激发超声波的有限元模型，研究了在不同厚度及不同曲率半径下铝质圆柱(管)中头波的传播规律，分析了头波的传播特性。模拟结果表明：头波在柱体内部一定角度范围(临界角)内产生，并以略大于瑞利波的速度沿直线传播，在传播过程中逐渐远离瑞利波，并向纵波逼近；临界角(最大振幅处)的正弦值近似等于柱体中瑞利波与纵波的波速之比；在界面处，一部分头波渗透出来沿周向传播，并迅速衰减，另一部分则发生反射，沿直线传播至界面处渗出，没有发生明显的衰减。