基于comsol的超声红外裂纹摩擦发热仿真分析｜∇²Ψ=Comsol

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基于comsol的超声红外裂纹摩擦发热仿真分析

超声红外热成像无损评估综合应用超声激励和红外热成像技术来对材料或结构的缺陷进行鉴别，尤其对金属材料和陶瓷材料的表面及近表面裂纹，复合材料的浅层分层或脱粘等的检测非常有效。因此利用其超声红外热成像特定的振动激励源来促使材料或结构内部产生机械振动（弹性波传播）, 使其缺陷部位（裂纹或分层）因热弹效应和滞后效应等原因导致声能衰减而产生释放出热能，最终引起材料局部温度升高。通过红外热像仪对材料局部发热过程进行捕捉和采集，就可以借助于时序热图像对材料或结构内部的缺陷进行判别。

超声红外热探测技术的无损探伤基本原理：

1、发射超声振动：超声红外热像技术是超声波发生器产生电信号，产生短脉冲( 50 ～ 200 ms) 、低频率( 20 ～ 40 kHz) 的超声波作用于物体表面，超声波经过界面耦合在物体中传播。

2、驱动损伤区域摩擦发热：遇到裂纹、分层等损伤时，在超声波的激励下介质损伤两界面间发生接触碰撞，质点间的摩擦作用使超声波产生的机械能转化为热能，从而使损伤处及相邻区域的温度明显升高，

3、红外成像，发现热区：其对应表面温度场的变化可用红外热像仪观察和记录。

此次采用comsol的固体力学和固体传热模块复现超声致裂纹摩擦发热基本原理。

其中两个模块耦合采用的是固体力学的接触-摩擦以及相应的摩擦耗散热进行。

2024-09-16

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