شبیه سازی تکنیک بازرسی فراصوتی زمان پرواز پراش (tofd) با استفاده از روش اجزاء محدود

آزمون فراصوتی یکی از روش های بازرسی غیر مخرب است که به منظور یافتن عیوب داخلی قطعه بدون صدمه زدن به آن مورد استفاده قرار می گیرد. در میان تکنیک های انجام آزمون فراصوتی، روش "زمان پرواز پراش" ( tofd) یک روش نسبتاً جدید محسوب می شود. در این روش ارزیابی و بازرسی قطعه بر اساس اختلاف زمان پرواز امواج مختلفی که در قطعه ایجاد می شوند انجام می شود. به همین علت، تکنیک زمان پرواز پراش می تواند عمق و طول ناپیوستگی های داخلی را با دقتی بسیار بالاتر از سایر آزمون های فراصوتی اندازه گیری کند. با توجه به اینکه این روش براساس پدیده پراش امواج فراصوتی عمل می کند، وابسته به راستای قرارگیری عیب نیست. در این پایان نامه، روش بازرسی فراصوتی زمان پرواز پراش (tofd) با استفاده از تکنیک اجزاء محدود مدل سازی شده است. برای مدل سازی از نرم افزار abaqus و از روش صریح برای حل مسئله ی انتشار امواج فراصوتی استفاده شده است. مکانیزم عملکرد تراگذار پیزوالکتریک که موج را تولید می کند از طریق اعمال پالس تحریک گذرا بر گره هایی از سطح قطعه که در محل تماس با تراگذار در نظر گرفته شده اند شبیه سازی شده است. برای انتشار زاویه ای پرتو فراصوتی در قطعه نیز، از اعمال تأخیر زمانی به سیگنال تحریک در گره های مجاور استفاده شده است. برای بررسی صحت نحوه ی انتشار امواج فراصوتی، نتایج حاصل از مدل سازی با تصاویر به دست آمده از تکنیک فتوالاستیک مقایسه شده است. همچنین آزمایشات تجربی بر روی بلوک های فولادی انجام شده و نتایج حاصل از آن ها نیز با نتایج حاصل از مدل سازی مقایسه شده اند. در مدل سازی های انجام شده، با اندازه گیری اختلاف زمان های پرواز موج زیر پوستی و اکوی دیواره پشتی، ضخامت قطعه با دقت بالایی محاسبه شده است. همچنین در این مدل سازی ها با اندازه گیری زمان پرواز امواج پراش یافته از نوک ترک و زمان پرواز موج زیر پوستی، عمق و طول عیب نیز با دقت قابل قبولی محاسبه شده اند. با توجه به بررسی ها و نتایج به دست آمده ملاحظه می شود که مدل سازی اجزاء محدود تکنیک tofd، درک بهتری از نحوه ی انتشار امواج فراصوتی و تعامل امواج با ناپیوستگی های مختلف به دست می دهد. به همین دلیل، برای بررسی پارامترهای مختلف آزمون tofd، شبیه سازی اجزاء محدود بسیار مناسب و در مقایسه با آزمایشات عملی بسیار کم هزینه خواهد بود.