超聲導(dǎo)波在粘彈性介質(zhì)中傳播與能量衰減的特性研究.pdf

1、針對(duì)超聲導(dǎo)波在粘彈性各向異性材料中傳播的特征，基于譜有限元方法，建立粘彈性材料及粘性層狀材料中激光激發(fā)的超聲導(dǎo)波的數(shù)值模型，分析研究激光超聲導(dǎo)波的產(chǎn)生和傳播特征，建立激光參數(shù)、材料參數(shù)和超聲導(dǎo)波的傳播特征之間的定量關(guān)系。數(shù)值模擬結(jié)果得到了瞬態(tài)波形、波結(jié)構(gòu)、相速度及能量速度的特征。為粘彈性材料的力學(xué)參數(shù)評(píng)價(jià)、無(wú)損檢測(cè)以及結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)提供了理論分析依據(jù)。論文的主要工作如下：
　　 1、基于譜有限元方法，建立了在頻域中激光在粘彈性介

2、質(zhì)中及層狀粘彈性薄膜結(jié)構(gòu)中激發(fā)的超聲導(dǎo)波的數(shù)值模型，得到超聲導(dǎo)波在粘彈性薄膜及薄膜/基底結(jié)構(gòu)的表面瞬態(tài)波形。
　　 2、基于譜有限元方法，建立了導(dǎo)波傳播的特征方程，得到相速度、能量速度隨頻厚積變化的色散關(guān)系。粘彈性薄膜層狀結(jié)構(gòu)中，在低頻下，導(dǎo)波傳播發(fā)生了正常的色散(鋁基底)和反常的色散(泡沫基底)；導(dǎo)波傳播的垂直位移隨著材料粘性的增強(qiáng)和接收距離的增加而衰減；隨著頻厚積的增加，導(dǎo)波出現(xiàn)更多的高階模態(tài)，每個(gè)模態(tài)在不同頻厚積下的色散和

3、衰減變化各不相同。
　　 3、在薄膜/基底系統(tǒng)中，相速度色散曲線不僅有模態(tài)耦合，還出現(xiàn)了模態(tài)跳轉(zhuǎn)現(xiàn)象，相應(yīng)頻率下的能量速度也迅速變化，衰減值比在單層薄膜中的衰減值要小得多，通過(guò)雙層截面的能流密度可以看出能量在薄膜/基底中的耗散是隨著頻率的升高逐漸由基底趨于表面的。
　　 本文對(duì)超聲導(dǎo)波在粘彈性各向異性材料中的傳播和衰減特性進(jìn)行了研究，得到的結(jié)果可對(duì)超聲無(wú)損檢測(cè)中頻率和模態(tài)的選取以及傳感器的布置提供一定的理論依據(jù)，為超聲導(dǎo)