Multiscale and multiphysics FEA simulation and materials optimization for laser ultrasound transducers

材料科学 多物理 有限元法 传感器 声学 参数统计 超声波 超声波传感器 纳米复合材料 激光器 复合材料 光学 结构工程 统计 数学 物理 工程类
作者
Sipan Liu,Howuk Kim,Wenbin Huang,Wei-Yi Chang,Xiaoning Jiang,Jong Eun Ryu
出处
期刊:Materials today communications [Elsevier]
卷期号:31: 103599-103599 被引量:4
标识
DOI:10.1016/j.mtcomm.2022.103599
摘要

The relationship between the nanocomposite design and the laser ultrasound transducer (LUT) characteristics was investigated through simulations in multiple scale levels for material behavior, device response, and acoustic wave propagation in media. First, the effects of the nanoparticle size and concentration on the effective properties of composites were quantitatively investigated with the finite element analysis (FEA) method. Second, the effective properties of the nanocomposite were assigned to the layer, which is modeled as a homogeneous material, in the FEA for the LUT simulating the energy conversion from the incident laser to the acoustic wave. Finally, the ultrasound propagation in the water was calculated by a theoretical wave propagation model. The FEA-based prediction was compared with the experimental data in the literature and a theoretical analysis for LUT based on Thermal-Acoustic coupling. As a result, the ultrasound waves on the transducer surface and at a distance in the water could be predicted. Based on the hierarchically integrated prediction procedure, the optimal conditions of the photoacoustic nanocomposites were investigated through the parametric study with the particle size and concentration as variables. The results guide the material designs optimized for different device characteristics, such as high pressure and broad bandwidth.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
刚刚
追寻的天真完成签到,获得积分10
刚刚
刚刚
小陈发布了新的文献求助10
1秒前
朱乔治发布了新的文献求助10
1秒前
风中的从凝完成签到,获得积分10
2秒前
朱洛尘发布了新的文献求助10
2秒前
ice完成签到 ,获得积分10
2秒前
秋秋完成签到 ,获得积分10
2秒前
3秒前
笑点低的碧琴完成签到,获得积分10
3秒前
天真友易发布了新的文献求助10
3秒前
家向松发布了新的文献求助10
3秒前
情怀应助Binna采纳,获得10
4秒前
4秒前
4秒前
4秒前
阔达的海发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
LX完成签到,获得积分10
5秒前
巴拉巴拉完成签到 ,获得积分10
5秒前
chengxue完成签到,获得积分10
5秒前
ssszzzhhh完成签到,获得积分10
5秒前
英姑应助annie采纳,获得20
6秒前
科研顺利发布了新的文献求助10
6秒前
SciGPT应助拉长的砖家采纳,获得10
6秒前
6秒前
7秒前
烟花应助等一个晴天采纳,获得10
8秒前
分析化学发布了新的文献求助10
8秒前
一张纸完成签到 ,获得积分20
8秒前
小燕子发布了新的文献求助10
8秒前
8秒前
GAN完成签到,获得积分10
9秒前
务实曼冬完成签到 ,获得积分10
9秒前
9秒前
小河流水应助LLLnna采纳,获得30
9秒前
9秒前
包子凯越完成签到,获得积分10
9秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Binary Alloy Phase Diagrams, 2nd Edition 8000
Encyclopedia of Reproduction Third Edition 3000
Comprehensive Methanol Science Production, Applications, and Emerging Technologies 2000
From Victimization to Aggression 1000
Translanguaging in Action in English-Medium Classrooms: A Resource Book for Teachers 700
Exosomes Pipeline Insight, 2025 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5651963
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4786252
关于积分的说明 15057288
捐赠科研通 4810579
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2573269
邀请新用户注册赠送积分活动 1529180
关于科研通互助平台的介绍 1488096