1.2.1非线性超声检测的特色6

1.3主要研究内容.6

第二章非线性超声检测的相关理论基础.8

2.1非线性超声检测声波理论8

2.1.1超声波概论.8

2.1.2超声波的传播.10

2.2非线性超声检测的理论基础10

2.2.1非线性系数11

2.3傅里叶变换的相关理论.12

2.4超声非线性检测试验信号处理.13

第三章非线性超声检测系统及相关试验15

3.1非线性超声检测系统15

3.1.1非线性纵波超声检测平台15

3.1.2非线性超声检测系统实验仪器..15

3.2实验试样的制备.18

3.2.1试件粘接过程.19

3.3测试过程.20

3.3.1超声非线性检测实验.20

3.4本章小结.22

第四章测试结果及分析.24

4.1铝合金粘接界面固化性能的超声非线性实验结果..24

4.1.1不同频率非线性超声系数的影响24

4.1.2固化时间对非线性系数的影响..25

4.1.3不同粘接剂对非线性系数的影响26

4.2钢试件粘接界面固化性能的超声非线性实验结果..28

4.2.1不同频率对非线性系数的影响..28

4.2.2固化时间对非线性系数的影响..29

4.3本章小结30

第五章结论与展望..32

5.1本文结论.32

5.2展望..32

致谢..33

参考文献.34

第一章绪论

1.1金属粘接的重要作用和基本现状

1.1.1引言

随着科学技术的不断进步，粘接作为一种重要的连接技术在众多领域广泛应用。粘接是利用粘接剂在两个界面上产生机械结合力、化学键结合力以及物理吸附力[1]，从而使两个粘接件连接一起的技术。被粘接试件形式包括金属与金属之间、金属与非金属之间以及非金属与非金属之间，如各类复合材料制造的结构部件。随着粘接剂研究的飞速发展，粘接技术越来越多的应用于建筑、国防、航空航天以及汽车等领域。但是，在粘接过程中不可避免地产生粘接气孔、局部脱粘、粘接不当等，会严重影响粘接结构使用的安全性。因此，对粘接结构的粘接强度以及固化性能进行有效的检测对于评价整个结构使用寿命显得非常关键。在超声无损检测技术中，可以利用波的声速、时程和衰减等物理参数对结构使用寿命周期中的损伤的积累和断裂失效进行有效的监测，但传统的超声无损检测对材料的非线性行为和粘接结构的脱粘以及粘接不良等微观结构缺陷检测现象不明显。传统的超声检测方法具有检测灵敏度高、检测速度较快、设备易携带、对工件的使用无影响、对人体无害等优点，因此在机械制造、航空航天、铁路运输等工业领域中得到了广泛应用[2]。传统线性超声、Ｘ射线等无损检测技术可对裂纹、脱粘和夹杂等缺陷进行有效检测和评价，对于有些类别的粘接缺陷却不是很敏感，例如弱粘接缺陷和机械贴合类缺陷等。然而，对于金属粘接界面粘接良好的铝合金元件，在脱粘或裂纹等宏观缺陷形成之前，其性能已经在逐渐退化，传统的超声检测不能早期检测出来其性能退化，进而造成严重后果。研究表明，材料的早期力学性能退化与超声波的非线性效应密不可分[3-8]。因此可以采用超声非线性检测方法检测材料结构的早期力学性能退化。非线性超声检测关注由于材料介质微观结构变化而激发出的非线性响应信号，它本质上反映的是材料介质微观结构变化对应力－应变非线性效应的影响，对粘接结构粘接强度、疲劳、微裂纹等特性的变化更为敏感，可以深入到微观层面评估材料的性能退化，因此可用于粘接强度退化的早期检测和评价。