異種材料多層結(jié)構(gòu)超聲波傳播特征及檢測(cè)方法研究.pdf

1、在超聲波檢測(cè)過(guò)程中，為了獲得可靠的檢測(cè)結(jié)果，需要控制超聲波聲壓場(chǎng)的分布，使容易出現(xiàn)缺陷的部位集中最強(qiáng)的超聲波能量。出于控制聲壓場(chǎng)分布的目的，人們通常會(huì)設(shè)計(jì)使用多層中間介質(zhì)來(lái)改變超聲波的傳播路徑，再加上多層被檢測(cè)結(jié)構(gòu)和工件表面曲率的影響，使得超聲波的傳播路徑和聲壓場(chǎng)分布變得復(fù)雜。
　　本文以銅鋼堆焊復(fù)合層結(jié)構(gòu)的超聲波檢測(cè)為例建立了研究模型。模型中，超聲波在傳播過(guò)程中途徑了聲透鏡、水、銅、鋼等多層介質(zhì)。其中，各層不同的材料、多個(gè)異質(zhì)材

2、料界面以及彎曲的界面形狀均對(duì)超聲波的傳播和聲場(chǎng)分布有復(fù)雜多變的影響。為了通過(guò)超聲波檢測(cè)真實(shí)地表征結(jié)構(gòu)內(nèi)部的情況，必須首先把握超聲波在多層介質(zhì)中的傳播行為，用以指導(dǎo)超聲波對(duì)多層介質(zhì)的檢測(cè)。本文通過(guò)幾何聲學(xué)原理和高斯聲束模型研究了超聲波在多層介質(zhì)中的聲壓場(chǎng)分布，研究了超聲波穿越異質(zhì)材料界面過(guò)程的行為特征。將理論分析的結(jié)果應(yīng)用于實(shí)際焊接結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，使用單晶片點(diǎn)聚焦探頭成功地檢測(cè)到了平行于界面和傾斜于界面的缺陷。
　　本文進(jìn)一步通過(guò)分析求

3、解Stoneley特征方程確定了超聲波沿著異質(zhì)材料界面的傳播行為特征。將理論分析的結(jié)果應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)，使用平探頭成功地探測(cè)到了銅鋼界面上0.1mm深的微小人工裂紋。
　　為了大幅度提高檢測(cè)效率，本文基于超聲波相控陣技術(shù)實(shí)現(xiàn)了相控陣高速 C掃描，檢測(cè)結(jié)果與常規(guī)的單晶片點(diǎn)聚焦探頭 C掃描結(jié)果吻合良好，機(jī)械運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，檢測(cè)速度得到極大的提升。
　　最后，為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)中的實(shí)際需求，本文以低成本、高效率、高可靠性為出發(fā)點(diǎn)，研究和