采用有限元方法, 对强超声作用下金属板中裂纹面的动接触行为以及摩擦发热现象进行了三维热力耦合模拟。在有限元模型中, 利用压电-热弹类比方法模拟功率超声换能器激励, 而采用基于罚函数方法的接触-碰撞算法模拟裂纹面之间的动接触相互作用。通过有限元模拟, 定量计算了裂纹面上的摩擦发热现象, 对功率超声换能器激励下裂纹板的振动特性、裂纹面的动态接触过程以及裂纹处的温度分布进行了分析。有限元仿真结果可以合理解释在超声红外热像技术中观察到的现象。

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2010年远东无损检测论坛论文精选国家自然科学基金资助项目(10574073)

收稿日期

作者单位

陈赵江:南京大学 声学研究所 近代声学实验室, 南京 210093
张淑仪:南京大学 声学研究所 近代声学实验室, 南京 210093
郑 江:南京大学 声学研究所 近代声学实验室, 南京 210093
米小兵:南京大学 声学研究所 近代声学实验室, 南京 210093
郑 凯:南京大学 声学研究所 近代声学实验室, 南京 210093

备注

陈赵江(1980-), 男, 博士, 主要研究超声检测及光声光热技术。

引用该论文:

CHEN Zhao-Jiang,ZHANG Shu-Yi,ZHENG Jiang,MI Xiao-Bing,ZHENG Kai.Finite Element Simulation of the Frictional Heating of Micro-Cracks Under Excitation of Intensive Ultrasonic Waves[J].Nondestructive Testing,2010,32(11):838～841
陈赵江,张淑仪,郑 江,米小兵,郑 凯.利用有限元方法模拟微裂纹在强超声作用下的摩擦发热现象[J].无损检测,2010,32(11):838～841

参考文献

【1】

米小兵, 张淑仪.超声波引起固体微裂纹局部发热的理论计算[J].自然科学进展, 2004(14): 628-634.

【2】

Mian A, Newaz G, Han X Y, et al. Response of sub-surface fatigue damage under sonic load - a computational study[J]. Composites Science and Technology, 2004(64): 1115-1122.

【3】

Cote F, Masson P, Mrad N, et al. Dynamic and static modelling of piezoelectric composite structures using a thermal analogy with MSC/NASTRAN[J]. Composite Structures, 2004(65): 471-484.

【4】

Han X, Li W, Zeng Z, et al. Acoustic chaos and sonic infrared imaging[J]. Applied Physics Letters, 2002(81): 3188-3190.