超声波检测是利用超声波在被测试样中的传播、折射、反射等现象分析材料的成分、组织缺陷、结构形态等,具有传播性好、灵敏度高、穿透性强等优点。超声无损检测被越来越多的应用于检测蠕墨铸铁的蠕化率。因此研究超声波传播的影响因素对于提高超声波的传播效率,保证检测的准确性尤为重要。本文主要研究耦合剂和试样的表面粗糙度对超声波传播的影响。由于实验常用的耦合剂多为固液态且厚度在实验中不易控制,所以借助COMSOL仿真模拟软件进行分析研究。首先建立COMSOL仿真模型设置相关参数,对环氧树脂、凡士林、水和软橡胶四种耦合剂进行模拟,分析耦合剂种类、声阻抗与超声波传播的影响规律,并在耦合剂种类和激励信号不变的条件下,模拟耦合剂的厚度对超声波传播的影响,选择实验中耦合剂的最佳厚度。其次通过计算机生成符合高斯分布的随机粗糙表面,对各向同性和各向异性自相关函数的粗糙表面进行模拟,最后使用模拟软件对不同表面粗糙度实体进行研究分析,得到表面粗糙度对声传播的影响。通过仿真模拟可得:耦合剂的种类对超声波传播影响较大,耦合剂的声阻抗越接近被测试样的声阻抗,声压峰值越大,声压的衰减越小,传播效率越高,耦合效果越好,其中环氧树脂的耦合效果最好,软橡胶的耦合效果最差;当耦合剂不变时,耦合剂厚度大于0.1mm时,随着耦合剂厚度的增大超声波的声压峰值和声速呈减小趋势;当耦合剂的厚度小于0.1mm时,随着耦合剂厚度的增大超声波的声压峰值和声速呈增大的趋势。模拟结果显示:表面粗糙度影响超声波声传播,随着表面粗糙度的增大,声压峰值减小。当表面粗糙度小于4μm时,声压峰值基本不发生变化,当表面粗糙度大于4μm时,随着粗糙度的增大,声压峰值明显减小。以蠕墨铸铁为被测对象,测量超声波在不同耦合剂、不同耦合剂厚度、不同表面粗糙度条件下的声速,验证上述模拟结果正确与否。实验结果显示:耦合剂的厚度以及试样的表面粗糙度影响声速,耦合剂的厚度小于0.1mm时声速先减小后增大,耦合剂的厚度大于0.1mm时声速随着厚度的增大呈减小趋势;当表面粗糙度小于4μm时,表面粗糙度的变化不影响声速的大小,表面粗糙度大于4μm时随着表面粗糙度的增大声速减小。这与模拟结果吻合。