Love波傳播特性分析及實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、Love波是在表面層的邊界經(jīng)過(guò)多次全反射而被收集在表面層中的水平偏振剪切波，在傳播過(guò)程中攜帶了大量關(guān)于覆層、覆層與基體界面物理參數(shù)的信息，具有幅度大、衰減慢、抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于檢測(cè)和評(píng)價(jià)半空間覆層結(jié)構(gòu)質(zhì)量。Love波可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大型金屬構(gòu)件的快速、大范圍無(wú)損檢測(cè)，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)地下、水下、覆蓋物下以及絕緣層下結(jié)構(gòu)的無(wú)損檢測(cè)。例如，在航空航天和兵器制造業(yè)中，通常借助在鋼基體表面熔覆幾十微米到幾毫米的純銅層來(lái)改善鋼材的導(dǎo)電、導(dǎo)熱性能

2、和表面硬度，同時(shí)能夠提高鋼材的耐蝕性，研究Love波在有覆層的金屬板中的傳播規(guī)律對(duì)于檢測(cè)覆層及覆層與基體界面的粘結(jié)質(zhì)量和提高檢測(cè)效率有著重要意義。 本研究基于半空閻中Love波的傳播模型，采用Gauss-Newton算法對(duì)Love波的頻散方程進(jìn)行數(shù)值分析，借助Matlab軟件繪制了均勻覆層中Lore波頻散曲線(xiàn)，討論層狀介質(zhì)的物理參數(shù)(如剪切模量、密度)、覆層厚度以及激勵(lì)源的工作頻率對(duì)Love波頻散特性的影響。另外，利用同樣的方法

3、研究了Love波的波結(jié)構(gòu)曲線(xiàn)，討論了波結(jié)構(gòu)與波數(shù)一厚度積和不同模態(tài)之間的內(nèi)在聯(lián)系。分析認(rèn)為，波在波導(dǎo)中傳播性質(zhì)通過(guò)頻散曲線(xiàn)來(lái)體現(xiàn)，頻散曲線(xiàn)表征了相速度、群速度與波數(shù)一厚度積的關(guān)系；而波在傳播過(guò)程中的能量分布則需要通過(guò)波結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行表征。深入了解Love波的頻散性質(zhì)與波結(jié)構(gòu)的含義，根據(jù)波結(jié)構(gòu)曲線(xiàn)和應(yīng)力分布曲線(xiàn)來(lái)選擇合適的模態(tài)和頻率，對(duì)于提高檢測(cè)靈敏度具有重要意義。 根據(jù)聲波斜入射時(shí)在異質(zhì)界面處的波型轉(zhuǎn)換理論，設(shè)計(jì)了Love波檢測(cè)裝置

4、，分別利用標(biāo)稱(chēng)頻率為lMHz和2.5MHz，實(shí)測(cè)頻率分別是0.977MHz和2.343MHz的超聲波斜探頭，在層厚為0.2mm的鋼基體銅覆層中激發(fā)切應(yīng)力產(chǎn)生Love波，并對(duì)其群速度和相速度值進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)定。對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行回歸分析，并與理論分析值進(jìn)行比較，得出0.977MHz時(shí)所測(cè)的群速度值、相速度值誤差為0.9％和0.36％，2.343MHz時(shí)所測(cè)的群速度值、相速度值誤差為1.9％和0.94％，測(cè)試值與理論值符合得較好。另外，比較發(fā)現(xiàn)，群