徐志祥，黄建华，王铮恭，黄义敏，王 雨

(大连理工大学 机械工程学院，大连 116024)

引 言

表面裂纹大量存在于长期处于交变载荷下的金属构件中，裂纹的存在会导致机器致命性的损坏，并且引发安全问题，因此如何快速、便捷、准确地识别并定位出表面裂纹是当前无损检测的一个热点。由于传统的无损检测技术(如磁粉检测、电涡流检测)不适用于恶劣环境，而激光超声检测技术以其时空分辨率高、信号带宽宽、无损坏、非接触等优点，在无损检测领域得到广泛的应用[1-3]。为了研究激光超声的产生、传播过程以及表面裂纹的检测机理，近十几年来，国内外很多学者进行了大量的研究，特别是利用激光激发出的瑞利波检测表面裂纹的特征，并取得了重大的研究成果[4-11]。但是工程领域中,为了提高金属构件表面的硬度以及耐磨性等性能，通常会在构件表面镀上不同材料及厚度的涂层，这些涂层的存在使得瑞利波的产生机理与传播更为复杂。虽然有学者研究了涂层/基底系统中激光激发的瑞利波[12-15]，但是很少有人研究激光激发的瑞利波与带涂层金属表面裂纹相互作用下的规律。

作者采用数值模拟的方法，通过对模拟得到的瑞利波时域信号进行短时傅里叶变换与傅里叶变换，分别研究了在镍涂层下的涂层厚度、裂纹深度与瑞利波时频域信号的关系,为通过瑞利波的时域特征定量表征裂纹的深度提供了参考。

1 数值模型及计算参量

1.1 激光作用力的函数

为了使计算出的数据更接近真实情况，将脉冲激光的作用等效成热力源的形式。……