تغییرات سرعت امواج فراصوتی طولی در حضور یک گرادیان درجه حرارت؛ بخش اول: مدل های دو بعدی تئوری و عددی

آزمون فراصوتی یک روش غیر مخرب پرکاربرد برای تعیین خواص مکانیکی و متالورژیکی مواد است. در این روش، سرعت و یا ضریب استهلاک امواج فراصوتی اندازه گیری می شوند و دقت اندازه گیری آنها بسیار مهم است. در این مقاله، تغییرات سرعت امواج فراصوتی طولی حجمی در حضور یک گرادیان حرارتی و با فرض توزیع دمای خطی به دو روش تئوری و عددی بر اساس یک مدل دو بعدی مورد بررسی قرار می گیرد. اثر گرادیان دما و دو پارامتر طول قطعه و دمای سطح گرم قطعه به عنوان پارامترهای تعیین کننده ی اثر گرادیان درجه حرارت بر روی سرعت موج فراصوتی مورد مطالعه قرار می گیرد. جهت انجام مطالعات تئوری، معادله ای جدید برای اولین بار برای این مسئله ارائه می شود. جنس قطعه مورد مطالعه فولاد st37 است. جهت ارزیابی معادله ی بدست آمده ابتدا دماهای دو سطح بالایی و پایینی قطعه ثابت فرض می شود و اثر تغییرات طول قطعه در بازه m 0.1-0.05 بر روی سرعت امواج فراصوتی بررسی می شود. سپس اثر تغییرات دمای قسمت گرم قطعه با فرض ثابت بودن طول قطعه و دمای سطح بالایی، در محدوده دمایی K 998- 398 بررسی می شود. مدل سازی عددی این مسئله در نرم افزار اجزای محدود ANSYS انجام شده است. نتایج حاصل از مدل تئوری با نتایج حاصل از مدل عددی اجزا محدود مقایسه و تطابق بسیار خوبی بین آنها مشاهده شده است.