相速度近似匹配情况下的 Lamb 波非线性特征研究

基频Lamb波模式的选择和激发条件的确定对非线性Lamb波技术起重要作用。利用积累距离定义二次谐波激发窗口,讨论谐波产生对基频Lamb波激发条件严苛性的要求。利用二次谐波表面位移振幅评价谐波激发效率,讨论相速度近似匹配对谐波激发效率的影响及不同模式Lamb波间二次谐波激发效率的大小。理论结果表明,在积累距离内,传播距离的增加,会提高二次谐波激发效率,却使谐波产生条件更为严苛;一定程度的相速度近似匹配,会使二次谐波的激发效率提高;激发模式不同,其谐波激发效率及对谐波产生条件的严苛性均不同。实验测量并比较了纵波型S₂/S₄模式对在90、150 mm传播距离下以及纵波型S₁/S₂、S₂/S₄模式对在150 mm传播距离时的激发窗口与相对非线性系数大小,测量结果与理论分析结论一致。本文对于相速度近似匹配情况下Lamb波非线性效应的讨论,为Lamb波实际应用提供了分析方法与依据。     

复杂曲面粘接结构的阵列成像检测

直升机桨叶前缘加热组件为复杂曲面多层粘接结构,其粘接质量影响着桨叶乃至整机的安全。目前针对加热组件脱粘缺陷的超声检测,存在缺陷信号提取困难、单探头检测效率低等问题。针对存在的问题,研究了声波在多层介质中的传播规律,明确了结构中不锈钢/橡胶粘接层缺陷的识别方法,针对加热组件的复杂形状及扫查需要制作了阵列探头,对试样及实际加热组件进行了阵列成像检测。结果表明,采用阵列成像方法可检测加热组件不锈钢/橡胶层的脱粘缺陷,且缺陷形貌准确清晰。     

多层包铁结构超声反射频谱数值仿真

随着直升机技术的发展,急需对一种新型的直升机桨叶包铁结构做质量检测研究,该包铁结构外层为不锈钢,中层为橡胶、加热元件,内层为玻璃纤维。包铁结构需要分类识别的4类典型结构为上层脱粘缺陷、加热元件、下层脱粘缺陷、无缺陷无加热元件,但这种包铁结构较常见多层结构层数多、层厚薄、需识别分类多,超声波在这种结构中会发生严重的混叠现象。因此研究了超声波在薄壁多层结构中的传播规律,建立了新的包铁结构的超声反射频谱模型,将测试的不锈钢、橡胶、玻纤的声速、声阻抗、频率-衰减系数曲线、2.25 MHz和5 MHz的探头频谱代入模型进行仿真,仿真结果表明,2.25 MHz探头可以识别出包铁的4种结构,5 MHz探头可以识别出除下层缺陷的另外3种结构,实际检测结果验证了新模型的仿真结果。