宋 艳，马世榜，张开飞

(1.郑州信息科技职业学院 机电工程学院， 郑州 450001;2.南阳师范学院 机电工程学院，南阳 473061;3.河南农业大学 机电工程学院，郑州 450002)

引 言

与传统的压电超声检测技术相比，激光超声作为一种非接触式超声波激励技术[1]，在材料的无损检测工艺过程中被逐渐推广，例如，复合材料的激光超声检测、激光超声扫描成像等[2]。尤其在高温、高压的恶劣环境中[3]，利用激光超声技术可以进行测量工件厚度的测量[4]，监控材料成型过程中的微观结构，检测具有复杂型面工件的内部缺陷。另外，它还具有频带宽、时间和空间分辨率高的特点，亦可应用于材料晶粒度的评价[5]。

激光超声的激励主要基于烧蚀和热弹两种机制[6]，当工件吸收的激光功率密度低于材料的烧蚀阈值时，材料不发生熔化而避免了损伤[7]。材料在脉冲激光辐照下，表层及下方的温度迅速上升，体积随之发生膨胀，进而形成弹性波在材料内部进行传播。热弹膨胀对应的作用力可相应地近似等效于切向力偶[8]。在超声波的传播路径上，固体中质点的振幅与相对于工件内法线的夹角有关，将质点振幅视为该角度的函数，并称之为指向性函数[9]。超声波在材料内部或表面遇到缺陷时，会发生反射、衍射及波型转换现象并继续传播。当接收到这些含有缺陷信息的超声波后，便可以进行工件缺陷参量的评估。本文中针对激光辐照工件的2维模型，将脉冲激光视为热流密度加载至模型的表面，同时考虑辐射和对流换热的边界条件，分析了热辐照表层及其下方的温度场，并作为载荷加载于后续的应力场瞬态分析过程中。……