復(fù)合材料動態(tài)粘彈性的空氣耦合超聲評價方法研究.pdf

1、相比于傳統(tǒng)的材料，復(fù)合材料因其高比強(qiáng)度和高比剛度等特點，被廣泛地運用在各個領(lǐng)域中，例如先進(jìn)的復(fù)合材料在超音速飛機(jī)、高速列車和水下核潛艇等高溫高壓環(huán)境中的應(yīng)用。隨著復(fù)合材料的使用環(huán)境越來越惡劣，環(huán)境中的振動、噪聲和沖擊對復(fù)合材料的影響也越來越不容忽視，這些不良因素是導(dǎo)致復(fù)合材料結(jié)構(gòu)疲勞與損傷、安全壽命縮短的最直接原因，因此掌握復(fù)合材料的內(nèi)在阻尼機(jī)制就十分必要。
　　復(fù)合材料的動態(tài)粘彈性是反映材料內(nèi)在阻尼的重要力學(xué)特性參數(shù)，為了了解復(fù)

2、合材料的內(nèi)在阻尼機(jī)制，對于復(fù)合材料的動態(tài)粘彈性的掌握以及對其進(jìn)行快速而有效的評價就顯得尤為重要。本文旨在提出復(fù)合材料動態(tài)粘彈性的無損評價的方法以及開展復(fù)合材料動態(tài)粘彈性無損評價的應(yīng)用。
　　首先，本文對課題的研究背景以及與課題相關(guān)領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了簡要的介紹。介紹了材料動態(tài)粘彈性的動態(tài)力學(xué)分析（DMA）、超聲水浸透射法和接觸式超聲脈沖反射法等評價方法，但是，由于這些評價方法都需要與實驗材料接觸，所以在評價過程中會對材料造成污染甚

3、至損害等問題。為了解決上述的問題，本文結(jié)合空氣耦合超聲非接觸和非浸入等特點，應(yīng)用空氣耦合超聲方式來實現(xiàn)材料動態(tài)粘彈性的評價。
　　其次，開展了空氣耦合超聲對材料動態(tài)粘彈性評價的方法理論研究。根據(jù)材料粘彈性和空氣耦合超聲檢測技術(shù)的理論，在超聲水浸透射評價法和接觸式超聲脈沖反射評價法的基礎(chǔ)上，以損耗角正切值作為動態(tài)粘彈性評價參數(shù)，提出了兩種材料動態(tài)粘彈性空氣耦合超聲評價方法，即空氣耦合超聲穿透法和空氣耦合超聲，從而為檢測評價方法的研究

4、提供了理論基礎(chǔ)。
　　再次，為了驗證空氣耦合超聲穿透法與表面法對材料動態(tài)粘彈性評價結(jié)果的可靠性，將橡膠材料作為實驗材料，分別通過接觸式超聲脈沖反射法和空氣耦合超聲評價法對其動態(tài)粘彈性進(jìn)行評價，然后根據(jù)實驗結(jié)果，驗證了通過空氣耦合超聲法對材料動態(tài)粘彈性的評價是可行的。
　　最后，開展了復(fù)合材料動態(tài)粘彈性評價實驗研究，搭建了實驗平臺，制作了一批碳纖維復(fù)合材料試樣，分別通過空氣耦合超聲穿透法和表面法對實驗材料進(jìn)行評價實驗，得到了碳