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粘接是一种将材料连接在一起而形成组件的方法。粘接弱界面的无损评估、
粘接件强度的预测一直是迫切需要解决的实际问题。超声波是最可能解决粘接
界面评价问题的方法之一。
本文采用弹簧模型来模拟弱粘接界面的应力—位移关系,以声波动理论为基
础,研究波在粘接件中的传播;以激光超声技术为手段,研究弱粘接界面的评
价方法。
首先了研究脉冲激光辐照在透明覆层—基底界面时的声场,得到了在背中心
接收时,覆层内的反射纵波与直达纵波的位移幅度比与法向弹簧劲度系数的关
系,并对一试样进行了扫描测量,得到了覆层内反射纵波与直达纵波位移幅度
比的灰度图,反映了界面的粘接质量分布。
随后,计算了覆层—基底系统的导波的类S0模式、类A0模式和类瑞利波模式
的频散曲线,分析了频散曲线与弹簧劲度系数的关系,并采用分波计算的方法
得到了这个三个模式在一线源脉冲激励下的瞬态位移场。研究发现类A0模式对
切向弹簧劲度系数最为敏感,可以用来评价界面粘接状况。
最后深入地研究了固—固结构界面,计算了界面上存在的泄漏瑞利波与界面
波的速度和衰减,模拟了界面在一脉冲力源作用下形成的声场,使用分波计算
方法分析了声场的组成,为实验检测信号的正确理解及分析提供了理论指导。
对覆层—基底结构,固—固结构分别进行了相应的实验研究,得到了与理论
预测相一致的结果。
最后,对研究结果进行了总结,讨论了进一步研究的方向。
关键词:弱粘接评价,弹簧模型,导波,界面波,激光超声