一种激光诱导超声参数优化方法及系统

1.本发明属于热障涂层无损检测技术领域，具体涉及一种激光诱导超声参数优化方法及系统。


背景技术：

2.自20世纪50、60年代美国国防部和美国国家航空航天局等牵头开始热障涂层的研究以来，热障涂层技术在过去几十年中获得迅速发展和持续关注。热障涂层因其优异的耐高温、低导热、防腐蚀和抗磨损综合性能，目前已被广泛应用于航空发动机以及燃气轮机热端部件(高温叶片、燃烧室等)。热障涂层系统具有典型的多元结构特征，其组成主要包括陶瓷顶层、粘结层、热生长氧化层以及镍基高温合金基体层。在高温严苛的服役环境中，热障涂层的各组成成分间的相互作用和性能变化，决定了热障涂层的失效形式和服役寿命。热障涂层的主要失效形式包括涂层减薄或剥落、界面裂纹扩展、热物性和力学性能退化、tgo生长、应力水平变化等，为了保证热障涂层服役的安全性，亟需有效的方法实现热障涂层的缺陷表征。
3.目前常用的无损检测方法中，激光诱导超声技术具有对热障涂层材料表面特征变化极度敏感的显著优点，使其在热障涂层无损检测方面具有较大优势。激光超声检测技术是利用脉冲激光激发超声信号并由传感器采集的一种无损检测技术。近年来，激光超声检测技术取得显著发展，广泛应用于金属材料表面缺陷检测、金属表面残余应力检测、航空部件树脂基复合材料脱粘和分层等缺陷的检测。
4.根据激光照射能量大小，超声波的激励机制分为热弹机制和热蚀机制。二者的区别主要在于入射激光功率密度是否高于材料损伤阈值。为了不损伤热障涂层材料而达到无损检测的目的，激光超声检测技术主要采用热弹机制。为此，需要控制输入脉冲激光的能量，使加载于热障涂层材料表面的激光功率密度不超过材料的损伤阈值，即激光作用后热障涂层材料的温度不超过自身的烧蚀温度阈值。


技术实现要素：

5.考虑燃气轮机叶片热障涂层无损检测的要求，本发明针对激光超声无损检测技术在作用于热障涂层材料时存在的烧蚀现象，提供一种激光诱导超声参数优化方法及系统，通过仿真手段预测热障涂层顶层发生烧蚀的温度阈值，优化激发超声波所用激光参数，保证应用激光超声技术检测热障涂层时不会对其造成损伤。
6.本发明采用以下技术方案：
7.一种激光诱导超声参数优化方法，包括以下步骤：
8.s1、应用激光超声技术对热障涂层材料进行无损检测，基于comsol构建热障涂层几何模型；
9.s2、利用步骤s1构建的热障涂层几何模型进行仿真计算，获得激光作用于热障涂层顶层后材料的温度场变化以及温度等值线；
10.s3、根据步骤s2获得的温度场变化以及温度等值线，结合热障涂层顶层的温度烧蚀阈值，获取对应加载的脉冲激光功率密度阈值，计算获取热障涂层材料发生烧蚀的激光能量阈值，实现激光诱导超声的参数优化。
11.具体的，步骤s1具体为：
12.s101、构建热障涂层几何模型，将三维模型转换为二维模型，选取样品的一个截面进行计算，设置激光参数；
13.s102、向步骤s101构建的热障涂层几何模型添加材料，根据热障涂层材料特性设置热障涂层材料的基本参数；
14.s103、设置包括固体传热与固体力学的物理场，固体传热模拟激光作用于热障涂层材料后的温度场变化，固体力学模拟温度场变化产生的应力应变，通过热膨胀接口实现热-结构耦合，模拟激光超声的物理过程；
15.s104、根据步骤s103的温度场变化以及应力应变过程设置热障涂层材料的边界条件，
16.s105、采用映射网格进行计算，根据步骤s103的初始温度变化过程以及超声波传播所需要的空间分辨率对映射网格进行划分；
17.s106、根据要求的求解时间分辨率配置求解器。
18.进一步的，步骤s102中，热障涂层材料包括镍基高温合金基体、粘接层和陶瓷顶层，镍基高温合金基体为inconel 718，粘接层材料为nicocraly，陶瓷顶层材料为8ysz，基本参数包括热膨胀系数、导热系数、恒压热容、密度和泊松比。
19.进一步的，步骤s104中，边界条件包括热障涂层材料的温度场边界条件和应力场边界条件，温度场边界条件包括上表面边界条件和下表面边界条件，上表面边界条件根据激光热源在时间和空间上的高斯分布和广义向内热通量确定；应力场边界条件满足热障涂层材料上下表面应力自由以及两侧低反射边界。
20.更进一步的，上表面边界条件为：
[0021][0022]
下表面边界条件为：
[0023][0024]
空间高斯分布如下式：
[0025][0026]
其中，r0表示脉冲激光的光斑半径。
[0027]
时间高斯分布如下式：
[0028][0029]
其中，t0表示脉冲激光上升时间
[0030]
广义向内热通量an1(x,t)为：
[0031]
an1(x,t)＝rc·
i0·
f(x)
·
g(t)
[0032]
其中，rc为陶瓷顶层吸收系数，i0为脉冲激光功率密度。
[0033]
具体的，步骤s105中，划分的最大网格单元尺寸δ满足条件如下：
[0034][0035]
其中，λ
min
表示声表面波波长。
[0036]
具体的，步骤s106中，求解器采用comsol的瞬态求解器，在瞬态求解器配置中修改时间步长δt，将求解器中向后差分公式方法改为广义α方法，将求解器采用的步长由自由修改为手动控制，时间步长δt满足条件如下：
[0037][0038]
其中，f
max
表示所期望的最高频率。
[0039]
具体的，步骤s2中，热障涂层几何模型计算前，在组件定义下添加域点探针，观察温度变化情况；
[0040]
热障涂层几何模型计算完成后，在结果中进行后处理操作，具体如下：
[0041]
添加二维绘图组进行表面绘图，选择温度以获得激光作用后的温度分布情况，添加表面最大最小值以获得激光作用下表面的温度值；
[0042]
添加二维绘图组，添加等值线选项，获取材料的温度等值线；
[0043]
添加一维绘图组，进而绘制点图，通过点图判断模型上不同点的温度变化情况。
[0044]
具体的，步骤s3中，获取温度t0下热障涂层材料相对应的激光功率密度i'，计算热障涂层材料发生烧蚀时的脉冲激光能量阈值e，以脉冲激光能量阈值e作为最高上限，控制实验所用激光超声系统的激光能量，实现激光诱导超声的参数优化。
[0045]
本发明的另一技术方案是，一种激光诱导超声参数优化系统，包括：
[0046]
构建模块，应用激光超声技术对热障涂层进行无损检测，基于comsol构建热障涂层几何模型；
[0047]
计算模块，利用构建模块构建的热障涂层几何模型进行仿真计算，获得激光作用于热障涂层顶层后材料的温度场变化以及温度等值线；
[0048]
优化模块，根据计算模块获得的温度场变化以及温度等值线，结合热障涂层顶层的温度烧蚀阈值，获取对应加载的脉冲激光功率密度阈值，计算获取热障涂层材料发生烧蚀的激光能量阈值，实现激光诱导超声的参数优化。
[0049]
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
[0050]
本发明一种激光诱导超声参数优化方法，通过comsol软件仿真计算获取激光作用于热障涂层顶层后的温度场变化，结合热障涂层顶层的烧蚀温度阈值，获取激光功率密度阈值，进而获取激光能量阈值，以此限制实验中激光超声系统所用具体激光能量，从而实现激光诱导超声参数优化。本方法不耗费大量资源，简单且易实现，通过参数优化，达到激光超声无损检测热障涂层的目的。
[0051]
进一步的，为了保证应用激光超声技术对热障涂层材料进行检测时不损伤材料，根据实际情况构建激光超声加载于热障涂层的仿真模型。
[0052]
进一步的，为了模拟真实实验样品，构建的几何模型材料严格按照三层结构添加，
并且根据实际样品的热物性参数进行材料基本参数设置。
[0053]
进一步的，激光作用于热障涂层材料顶层，瞬时温度只在近表面发生变化，设在多层材料界面处，温度与应力变化连续。为了模拟上述情况，设置热障涂层材料边界条件以模拟具体的作用过程。
[0054]
进一步的，在激光照射下，热障涂层表面吸收的激光光能先转换为热能，使表层温度升高，然后进行由表及里，由高温向低温扩散。为了模拟激光超声真实作用过程，设置热通量为上表面边界条件用于模拟热障涂层材料吸收的热能，下表面边界条件表示在较短时间内热障涂层下表面温度不发生变化；同时，温度场变化产生热应力，应力场上下表面应力自由以模拟热障涂层材料实际应力应变，两侧满足低反射边界条件以减小边界回波。
[0055]
进一步的，为了满足超声波传播的空间分辨率与计算的准确性，同时考虑几何模型比较规则的结构，采用映射网格进行计算，最大网格单元大小需小于声表面波波长的1/4。
[0056]
进一步的，激光作用于材料表面，作用的脉冲时间为ns级，为满足足够的时间分辨率，时间步长满足
[0057]
进一步的，为了获取激光作用后热障涂层顶层的温度场分布情况，进而对比热障涂层顶层材料的温度烧蚀阈值，通过上述构建的几何模型进行仿真计算。
[0058]
进一步的，为了限制实验中所用具体激光能量，从而实现激光诱导超声参数优化，通过热障涂层顶层的温度场分布与温度烧蚀阈值对比，获取相对应的激光功率密度阈值，进而计算获取激光能量阈值。
[0059]
综上所述，本发明简单易实现，能够在不耗费大量资源的情况下，实现激光诱导超声参数优化，达到对热障涂层材料无损检测的目的。
[0060]
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
[0061]
图1为本发明流程图；
[0062]
图2为comsol仿真流程图；
[0063]
图3为二维模型网格剖分图；
[0064]
图4为i0＝5
×
10
12
w/m2下的9ns温度场分布图；
[0065]
图5为i0＝5
×
10
12
w/m2下的9ns温度等值线图；
[0066]
图6为i0＝5
×
10
12
w/m2激光辐照中心的温度变化曲线；
[0067]
图7为i0＝1.73
×
10
12
w/m2的激光辐照中心的温度变化曲线。
具体实施方式
[0068]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0069]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、
步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
[0070]
还应当理解，在本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
[0071]
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
[0072]
在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0073]
请参阅图1，本发明提供了一种激光诱导超声参数优化方法，模拟激光诱导超声过程并获取激光作用热障涂层顶层后的温度分布，进而实现激光诱导超声的参数优化，包括以下步骤：
[0074]
s1、在应用激光超声技术无损检测热障涂层的背景下，基于comsol构建热障涂层几何模型，设置物理场、网格划分以及求解器配置；
[0075]
请参阅图2，具体步骤如下：
[0076]
s101、构建热障涂层几何模型及激光参数设置
[0077]
根据热障涂层结构特点，实验样品建立1：1几何模型，长30mm
×
高2mm，在不影响结果的情况下，为简化计算量，提高计算效率，将三维模型转换为二维模型，选取样品的一个截面进行计算；根据激光超声系统参数，设置相关激光参数为：脉宽8ns、激光光斑半径0.5mm、激光脉冲能量可调且最大不超过42.3mj。
[0078]
s102、设置热障涂层材料的基本参数
[0079]
主要根据仿真软件中的材料库添加，其中一些未定义参数如热膨胀系数、导热系数、恒压热容、密度、泊松比等，通过实际样品参数输入。
[0080]
热障涂层材料包括镍基高温合金基体、粘接层和陶瓷顶层，镍基高温合金基体为inconel 718，通过comsol软件库导入；粘接层材料为nicocraly，陶瓷顶层材料为8ysz，通过材料库导入后，其中一些未定义参数如热膨胀系数、导热系数、恒压热容、密度、泊松比等，根据实际样品参数自定义输入。
[0081]
s103、设置物理场
[0082]
结合激光超声技术原理，即激光作用于热障涂层材料表面，热障涂层材料吸收激光能量，导致局部温度上升，热膨胀导致局部材料体积急剧膨胀，在热障涂层材料表面形成弹性波向内部和四周传播。不同于传统的声学仿真，本发明物理过程包括传热与振动，为此，本发明选择物理场包括固体传热与固体力学，两个物理场的耦合通过热膨胀接口实现。
[0083]
根据激光超声热弹激发超声波原理，激光产生超声波分为以下三个过程：
[0084]
(1)激光作用热障涂层材料表面，产生局部热源；
[0085]
(2)热障涂层材料吸收激光能量，导致局部温度上升，在热障涂层材料表面形成弹性波向内部和四周传播；
[0086]
(3)局部热源产生热膨胀导致局部热障涂层材料体积急剧膨胀，从而产生瞬态位移场。
[0087]
不同于传统的声学仿真，本发明物理过程包括传热与振动，为此，本发明选择物理场接口包括固体传热与固体力学模块，两个物理场的耦合通过热膨胀接口实现。固体传热模块实现激光加热热障涂层材料表面使其发生瞬间升温，固体力学模块模拟热障涂层材料的体积膨胀形成瞬态位移场。固体力学跟固体传热模块之间的耦合通过多物理场耦合中的热膨胀接口实现。
[0088]
s104、设置边界条件
[0089]
本发明的研究对象热障涂层为一种层状材料，考虑到热障涂层材料本身的结构特点，除了上表面及下表面需要满足的边界条件，在层的界面处也要满足一定的热接触条件和连续性条件，具体如下：
[0090]
上表面边界条件为：
[0091][0092]
下表面边界条件为：
[0093][0094]
设多层材料各层交界面热接触良好，即：
[0095][0096][0097]
初始温度设置为：
[0098]
ti(r,z,t)＝293.15 k
ꢀꢀꢀ
(5)
[0099]
其中，ti(r,z,t)为时间t时的温度分布，ki为热传导系数，an1(x,t)为热通量，r为轴向长度，z为深度，h为薄层厚度，i＝1,2,3,
…
,n-1表示第i层的材料参数。
[0100]
应力场边界条件：
[0101]
在温度场分析的基础上，通过热膨胀接口实现热障涂层材料的热应力变化，热障涂层材料的上表面和下表面满足自由边界条件，在热障涂层材料的接触界面上满足应力连续及位移连续，初始应力设为零，设置热障涂层材料两侧为低反射边界。
[0102]
根据激光热源实际分布情况，需要设置激光热源在时间和空间上高斯分布。不同于直接添加高斯分布函数，本发明通过在comsol中分别添加两个解析函数，设置函数表达式，以满足时间与空间上的高斯分布。
[0103]
空间高斯分布如下式：
[0104][0105]
其中，r0表示脉冲激光的光斑半径。
[0106]
时间高斯分布如下式：
[0107][0108]
其中，t0表示脉冲激光上升时间。
[0109]
激光加载于热障涂层材料表面，考虑陶瓷顶层材料的热扩散率较低，激光作用范围仅在热障涂层材料表层比较小的范围之内，忽略对流传热与辐射传热，通过添加边界热通量模拟激光加载，结合时间和空间的解析函数，设置广义向内热通量an1(x,t)表达式为：
[0110]
an1(x,t)＝rc·
i0·
f(x)
·
g(t)
ꢀꢀꢀ
(8)
[0111]
其中，rc为陶瓷顶层吸收系数，i0为脉冲激光功率密度。
[0112]
s105、网格划分
[0113]
comsol网格剖分过密会导致自由度过多，从而使计算内存过大，计算效率过低；网格剖分过疏会导致无法准备解析物理过程。考虑激光加载于材料的作用过程，本发明在计算中采用了变网格技术，即在温度变化迅速的区域或温度梯度高的区域布置较密的网格,在温度变化较平缓的区域布置较稀疏的网格。
[0114]
对于总体网格大小，考虑到几何模型为较规则的结构以及计算量大小，本发明采用映射网格进行计算，如图3所示。为了满足超声波传播的精度要求，最大网格尺寸需满足下式：
[0115][0116]
其中，λ
min
表示声表面波波长。
[0117]
s106、求解器配置
[0118]
本发明采用comsol软件默认的瞬态求解器，修改求解时间。激光作用于热障涂层材料表面，作用的脉冲时间为ns级，为满足足够的时间分辨率，时间步长满足下式：
[0119][0120]
其中，f
max
表示所期望的最高频率。
[0121]
采用comsol默认的瞬态求解器，在瞬态求解器配置中修改时间步长，将求解器中向后差分公式方法改为广义α方法，将求解器采用的步长由自由修改为手动控制，求解步长设置为1ns。考虑激光脉宽为8ns，在激光作用后，材料在一个比较短的时间发生瞬时温升，设置计算总时长为50ns，通过温度探针图判断此时陶瓷温度变化已经趋于平稳。
[0122]
s2、通过步骤s1的comsol仿真计算获得激光作用于热障涂层顶层后材料的温度场变化以及温度等值线；
[0123]
热障涂层几何模型计算前，在组件定义下添加“域点探针”，以及时观察温度变化情况。
[0124]
热障涂层几何模型计算完成后，在结果中进行后处理操作：
[0125]
(1)添加二维绘图组进行表面绘图，选择温度以获得激光作用后的温度分布情况，添加表面最大最小值以获得激光作用下表面的温度值；
[0126]
(2)添加二维绘图组，添加等值线选项，以获取材料的温度等值线；
[0127]
(3)添加一维绘图组，进而绘制点图，通过点图判断模型上不同点的温度变化情
况。如图4、图5、图6和图7所示。
[0128]
s3、结合步骤s2的热障涂层顶层的激光烧蚀温度阈值，获取对应加载的脉冲激光功率密度，计算获取激光烧蚀能量，实现激光诱导超声的参数优化。
[0129]
在comsol中添加“参数化扫描”研究，结合步骤s2中温度获取方法，通过激光功率密度的参数化扫描获取不同热通量下的温度场分布情况。
[0130]
激光功率密度i0与热通量an1(x,t)关系如式(8)。
[0131]
通过查阅相关文献资料，获知热障涂层材料陶瓷顶层在温度t0＝2680℃，即2953.15k时产生烧蚀现象。参数化扫描研究中添加功率密度变量i0，先设置一个相对较低的值i1，再设置一个相对较高的值i2，通过计算获取i1和i2对应下的温升；通过二分法不断缩小区间，从而确定一个范围10
12
～10
13
,设置参数化扫描起始为10
12
，扫描步长为5
×
10
11
，停止为10
13
。通过不断的细化二分与参数化扫描，结合温度探针曲线判断达到温度阈值后，获取温度t0下热障涂层材料相对应的激光功率密度i'，从而根据式(11)：
[0132][0133]
计算出热障涂层材料发生烧蚀时的脉冲激光能量阈值e，从而获取热障涂层材料发生烧蚀的激光参数阈值。
[0134]
经计算，在i0≈1.55
×
10
12
w/m2时，热障涂层顶层材料发生烧蚀，由式(11)计算得出脉冲激光能量阈值e≈9.74mj。
[0135]
本发明再一个实施例中，提供一种激光诱导超声参数优化系统，该系统能够用于实现上述激光诱导超声参数优化方法，具体的，该激光诱导超声参数优化系统包括构建模块、计算模块以及优化模块。
[0136]
其中，构建模块，应用激光超声技术对热障涂层进行无损检测，基于comsol构建热障涂层几何模型；
[0137]
计算模块，利用构建模块构建的热障涂层几何模型进行仿真计算，获得激光作用于热障涂层顶层后材料的温度场变化以及温度等值线；
[0138]
优化模块，根据计算模块获得的温度场变化以及温度等值线，结合热障涂层顶层的温度烧蚀阈值，获取对应加载的脉冲激光功率密度阈值，计算获取热障涂层材料发生烧蚀的激光能量阈值，实现激光诱导超声的参数优化。
[0139]
本发明再一个实施例中，提供了一种终端设备，该终端设备包括处理器以及存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器用于执行所述计算机存储介质存储的程序指令。处理器可能是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor、dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现成可编程门阵列(field-programmable gatearray，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，其是终端的计算核心以及控制核心，其适于实现一条或一条以上指令，具体适于加载并执行一条或一条以上指令从而实现相应方法流程或相应功能；本发明实施例所述的处理器可以用于激光诱导超声参数优化方法的操作，包括：
[0140]
应用激光超声技术对热障涂层材料进行无损检测，基于comsol构建热障涂层几何模型；利用热障涂层几何模型进行仿真计算，获得激光作用于热障涂层顶层后材料的温度
场变化以及温度等值线；根据温度场变化以及温度等值线，结合热障涂层顶层的温度烧蚀阈值，获取对应加载的脉冲激光功率密度阈值，计算获取热障涂层材料发生烧蚀的激光能量阈值，实现激光诱导超声的参数优化。
[0141]
本发明再一个实施例中，本发明还提供了一种存储介质，具体为计算机可读存储介质(memory)，所述计算机可读存储介质是终端设备中的记忆设备，用于存放程序和数据。可以理解的是，此处的计算机可读存储介质既可以包括终端设备中的内置存储介质，当然也可以包括终端设备所支持的扩展存储介质。计算机可读存储介质提供存储空间，该存储空间存储了终端的操作系统。并且，在该存储空间中还存放了适于被处理器加载并执行的一条或一条以上的指令，这些指令可以是一个或一个以上的计算机程序(包括程序代码)。需要说明的是，此处的计算机可读存储介质可以是高速ram存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
[0142]
可由处理器加载并执行计算机可读存储介质中存放的一条或一条以上指令，以实现上述实施例中有关激光诱导超声参数优化方法的相应步骤；计算机可读存储介质中的一条或一条以上指令由处理器加载并执行如下步骤：
[0143]
应用激光超声技术对热障涂层材料进行无损检测，基于comsol构建热障涂层几何模型；利用热障涂层几何模型进行仿真计算，获得激光作用于热障涂层顶层后材料的温度场变化以及温度等值线；根据温度场变化以及温度等值线，结合热障涂层顶层的温度烧蚀阈值，获取对应加载的脉冲激光功率密度阈值，计算获取热障涂层材料发生烧蚀的激光能量阈值，实现激光诱导超声的参数优化。
[0144]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中的描述和所示的本发明实施例的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0145]
本发明公开的方法通过comsol仿真软件来预测激光烧蚀热障涂层阈值参数，通过构建二维模型进行计算后，在结果中添加一维绘图组以及二维绘图组获取激光作用后温度分布情况，对激光功率密度进行参数化扫描以获取不同激光功率密度下的温度变化情况，进而获取烧蚀温度阈值对应下的激光功率密度阈值，通过公式计算得到激光能量阈值。
[0146]
相比于现有方法，本方法的有益之处在于：一方面，通过comsol软件进行有限元仿真实验，通过参数化扫描来获取烧蚀温度阈值对应的激光功率密度阈值，进而获取激光能量阈值，简单易实现；另一方面，本方法节省了实验材料的大量使用，在不耗费大量资源的情况下预测了热障涂层的激光烧蚀能量阈值，通过对激光能量上限进行有效约束从而实现了对热障涂层的无损检测，保证了材料不受损伤。
[0147]
综上所述，本发明一种激光诱导超声参数优化方法及系统，通过comsol软件仿真计算获得激光作用热障涂层顶层后材料的温度分布情况，结合热障涂层顶层的激光烧蚀温度阈值，获取对应加载的脉冲激光功率密度，进而通过公式计算获取激光能量阈值，并以此阈值为上限，限制实验中激光超声系统所用的具体激光能量，从而实现激光诱导超声的参
数优化。
[0148]
本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0149]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0150]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0151]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0152]
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。