[发明专利]一种利用非线性效应评价固固界面接触特性的方法

说明书

本发明公开一种利用非线性效应评价固固界面接触特性的方法，包括以下步骤：S01，建立各向同性固固粘接界面模型；S02，利用微扰法推导出反射波和透射波的表达式；S03，定义四个非线性参数以评价固固粘接界面的接触特性；S04，绘制四个非线性参数随接触应力变化的曲线；S05，利用超声信号发生器选择合适频率的激励信号混叠；S06，将采集到的信号通过快速傅里叶变换，得到相应的频谱图像的，测量得到试件在不同压力下的非线性参数；S07，通过对比理论值与实际值，分析得到非线性参数与试件粘接强度存在单调关系。本发明提供的一种利用非线性效应评价固固界面接触特性的方法，能够更好地评价粘接件界面的粘接强度及接触情况，更为有效地对粘接件进行质量监测和维护。

技术领域

本发明涉及一种利用非线性效应评价固固界面接触特性的方法，属于超声检测及分析技术领域。

背景技术

粘接是一种把材料连接在一起而形成组件的方法，粘接组件具有无应力集中、耐疲劳性能好、结构轻、可避免金属连接发生电化学反应、可连接形状复杂的物体等一系列优点，在航空航天、电子、医疗器械、木材、建筑等行业得到了广泛、大量的应用。

然而在粘接件的生产过程中，不可避免地在粘接剂内部或粘接界面形成各种微缺陷。受其形成工艺和工作环境的影响，金属材料及其粘接结构容易出现多种早期力学性能退化的缺陷。在一些非常重要的场合，如果不能查找出存在问题的粘接组件并及时更换，将会造成无法挽回的后果。所以对粘接件的无损检测、粘接强度的预测一直是迫切需要解决的实际问题。

超声波是解决界面粘接评价问题的一个重要手段。传统的线性超声波探伤技术主要基于声波传播过程中产生的线性参数，对材料中的缺陷进行探伤。然而，在实际应用中探测信号需要先减低噪声的非线性干扰，同时超声波经过缺陷时会发生严重衰减，这使得线性参量变化不明显，直接导致探伤效果不是非常理想。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种能够更好地评价粘接件界面的粘接强度及接触情况，更为有效地对粘接件进行质量监测和维护的利用非线性效应评价固固界面接触特性的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种利用非线性效应评价固固界面接触特性的方法，包括以下步骤：

S01，建立各向同性固固粘接界面模型，给出纵波运动方程以及应力位移关系；

S02，根据混叠入射波束的非线性波动方程及固固界面边界条件利用微扰法推导出反射波和透射波的表达式；

S03，分析得到混叠波束入射于固固粘接界面存在非线性效应，结合界面线性刚度和接触应力的幂律关系，定义四个非线性参数以评价固固粘接界面的接触特性；

S04，根据数值计算结果绘制不同频率波束混叠的情况下，四个非线性参数随接触应力变化的曲线；

S05，利用超声信号发生器选择合适频率的激励信号混叠，通过超声波探头在被测试件上激发，然后在被测试件另一侧用另一超声波探头接收采集信号，并通过信号采集器可视化采集信号；

S06，将采集到的信号通过快速傅里叶变换，得到相应的频谱图像，基于S03的理论基础，测量得到试件在不同压力下的非线性参数；

S07，通过对比理论值与实际值，分析得到非线性参数与试件粘接强度存在单调关系。

S01中，一维弹性纵波沿x轴方向传播，接触面的参考平面位置分别设置为x＝X_-,x＝X₊，在区域x＜X_-，入射一维纵波f^inc，得到反射波f^ref，在区域x＞X₊,得到透射波f^tra；

一维纵波沿x轴正向传播，运动方程以及应力位移关系如下：