Abstract Ultrasonic nondestructive testing is important for monitoring the structural integrity of dissimilar metal welds (DMWs) in pressure vessels and piping in nuclear power plants. However, there is a low probability of crack detection via inspection of DMWs using ultrasonic waves because the grain structures (grain orientations) of the weld area cause distortion and splitting of ultrasonic beams propagating in anisotropic media. To overcome this issue, the grain orientation should be known, and a precise ultrasonic wave simulation technique in anisotropic media is required to model the distortion and splitting of the waves accurately. In this study, a method for nondestructive prediction of the DMW grain orientations is presented for accurate simulation of ultrasonic wave propagation behavior in the weld area. The ultrasonic wave propagation behavior in anisotropic media is simulated via finite-element analysis when ultrasonic waves propagate in a transversely isotropic material. In addition, a methodology to predict the DMW grain orientation is proposed that employs a simulation technique for ultrasonic wave propagation behavior calculation and an optimization technique. The simulated ultrasonic wave behaviors with the grain orientations predicted via the proposed method demonstrate its usefulness. Moreover, the method can be used to determine the focal law in DMWs.

中文翻译：

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使用超声波响应计算各向异性介质中晶粒取向的计算力学和基于优化的预测

摘要 超声无损检测对于监测核电站压力容器和管道中异种金属焊缝 (DMW) 的结构完整性具有重要意义。然而，由于焊接区域的晶粒结构（晶粒取向）会导致在各向异性介质中传播的超声波束变形和分裂，因此通过使用超声波检查 DMW 来检测裂纹的可能性很低。为了克服这个问题，应该知道晶粒取向，并且需要在各向异性介质中使用精确的超声波模拟技术来准确模拟波的畸变和分裂。在这项研究中，提出了一种无损预测 DMW 晶粒取向的方法，用于准确模拟焊接区域中的超声波传播行为。当超声波在横向各向同性材料中传播时，超声波在各向异性介质中的传播行为通过有限元分析进行模拟。此外，提出了一种预测 DMW 晶粒取向的方法，该方法采用超声波传播行为计算的模拟技术和优化技术。通过所提出的方法预测的晶粒取向的模拟超声波行为证明了其有用性。此外，该方法可用于确定 DMW 中的聚焦规律。提出了一种预测 DMW 晶粒取向的方法，该方法采用超声波传播行为计算的模拟技术和优化技术。通过所提出的方法预测的晶粒取向的模拟超声波行为证明了其有用性。此外，该方法可用于确定 DMW 中的聚焦规律。提出了一种预测 DMW 晶粒取向的方法，该方法采用超声波传播行为计算的模拟技术和优化技术。通过所提出的方法预测的晶粒取向的模拟超声波行为证明了其有用性。此外，该方法可用于确定 DMW 中的聚焦规律。