通过浸入式超声全波形反演技术重建地下多晶微观结构

《npj Computational Materials》：Subsurface polycrystalline microstructure reconstruction via immersion ultrasound full waveform inversion

　　

摘要

多晶金属合金的微观结构表征对于预测其宏观力学性能至关重要。在现有的技术中，无损地下成像为金属材料的表征提供了一种有前景但技术上具有挑战性的方法。本研究提出了一种基于水浸式超声全波形反演（FWI）的框架，用于无损重建多晶材料的微观结构。该方法通过结合谱元波场模拟和基于伴随变分的反演算法，同时获得各向异性弹性系数和晶体取向信息。在Ti-6Al-4V合金模型上的基准测试表明，所提出的方法能够准确成像晶粒取向和各向异性弹性系数分布，并实现了高分辨率的多晶微观结构重建，在准确性和伪影抑制方面优于直接接触式超声方法。进一步应用于等轴多晶组织和微结构区域，验证了该方法的可靠性和适用性。