Details

Title: Численное моделирование распространения ультразвуковой упругой волны, генерируемой пьезоэлектриком: выпускная квалификационная работа бакалавра: направление 15.03.03 «Прикладная механика» ; образовательная программа 15.03.03_04 «Экспериментальная механика материалов и элементов конструкций»
Creators: Смирнов Сергей Александрович
Scientific adviser: Беляев Александр Константинович
Other creators: Черемская Ирина Александровна; Полянский Владимир Анатольевич
Organization: Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого. Институт прикладной математики и механики
Imprint: Санкт-Петербург, 2020
Collection: Выпускные квалификационные работы; Общая коллекция
Subjects: неразрушающий контроль; численное моделирование; метод конечных элементов; пьезоэлектричество; пьезопреобразователь; анализ связанных полей; nondestructive control; numerical simulation; finite element method; piezoelectricity; piezoelectric transducer; coupled-field analysis
Document type: Bachelor graduation qualification work
File type: PDF
Language: Russian
Level of education: Bachelor
Speciality code (FGOS): 15.03.03
Speciality group (FGOS): 150000 - Машиностроение
Links: Отзыв руководителя; Отчет о проверке на объем и корректность внешних заимствований
DOI: 10.18720/SPBPU/3/2020/vr/vr20-3505
Rights: Доступ по паролю из сети Интернет (чтение, печать, копирование)
Record key: ru\spstu\vkr\16016

Allowed Actions:

Action 'Read' will be available if you login or access site from another network Action 'Download' will be available if you login or access site from another network

Group: Anonymous

Network: Internet

Annotation

В данной работе с помощью программной системы конечно-элементного анализа ANSYS проводится численное моделирование генерации и распространения сдвиговой ультразвуковой волны в упругом материале. В ходе исследования решались следующие задачи: 1. Построение конечно-элементной модели пьезоэлектрического датчика и упругого ненапряженного материала. 2. Проведение численного моделирования процесса распространения в упругом материале ультразвуковой волны, инициированной пьезоэлементом. 3. Исследование влияния наличия в материале трещин и пустот на характер прохождения акустической волны. 4. Исследование влияния наличия в материале предварительного напряженного состояния на скорость прохождения акустической волны. В работе предложена конечно-элементная модель, которая позволяет численно описать процесс генерации пьезоэлектриком сдвиговой ультразвуковой волны и процесс её дальнейшего распространения в упругом материале. В случае ненапряженного упругого материала данная модель позволяет наглядно показать распространение в материале ультразвуковой волны и зафиксировать время, за которое отраженная волна вернется к датчику. В работе установлено, что для анализа материалов, в которых наблюдается предварительное напряженно-деформированное состояние, данная модель требует уточнения и дополнительных исследований.

The subject of the graduate qualification work is “Numerical simulation of propagation of an ultrasonic elastic wave generated by a piezoelectric”. In the given work, using the ANSYS finite element analysis software system, we numerically simulate the generation and propagation of a shear ultrasonic wave in an elastic material. During the study, the following problems were solved: 1. Construction of a finite element model of a piezoelectric sensor and an elastic non-stressed material. 2. Numerical simulation of the propagation process of an ultrasonic wave initiated by a piezoelectric element in an elastic material. 3. The study of the influence of the presence of cracks and voids in the ma-terial on the acoustic wave propagation pattern. 4. Investigation of the influence of the presence of a preliminary stress state in the material on the speed of propagation of an acoustic wave. The paper presents a finite element model, which allows to describe numerically the process of generation of a shear ultrasonic wave by a piezoelectric and the process of its further propagation in elastic material. In the case of an unstressed elastic material, this model allows to visualize the propagation of an ultrasonic wave in the material and register the time for which the reflected wave will return to the sensor. In the work it was found that for the analysis of materials in which a preliminary stress-strain state is observed, this model requires refinement and additional research.

Document access rights

Network User group Action
ILC SPbPU Local Network All Read Print Download
External organizations N2 All Read
External organizations N1 All
Internet Authorized users SPbPU Read Print Download
Internet Authorized users (not from SPbPU, N2) Read
Internet Authorized users (not from SPbPU, N1)
-> Internet Anonymous

Usage statistics

stat Access count: 1
Last 30 days: 0
Detailed usage statistics