基于反射系数建模的层状CFRP超声共振特性研究

对层状碳纤维复合材料(CFRP)超声反射系数进行建模并研究超声波在CFRP内的共振特性。首先建立了声波在多层介质中传播时的反射系数频响模型;在此基础上对多层CFRP反射系数频域响应进行数值计算并对反射系数频响随CFRP层数的变化特征进行分析;结果表明使用中心频率接近层状CFRP固有共振频率的超声探头进行检测时,超声波在层状CFRP中将产生共振现象;在CFRP层数较少时,共振结构噪声中会夹杂其他频率的信号成分。随着CFRP层数增加,共振结构噪声在信号共振区域的占比将会提高;当CFRP层数增加到一定数量后,共振结构噪声将只在离超声波入射表面较近的区域出现;随着超声波远离入射表面,共振结构噪声将逐渐消失。最后对薄板型CFRP和厚截面CFRP的实验信号进行分析,得到的实验结果和数值计算结果相一致。