超聲導波在粘彈性介質中傳播與能量衰減的特性研究.pdf

1、針對超聲導波在粘彈性各向異性材料中傳播的特征，基于譜有限元方法，建立粘彈性材料及粘性層狀材料中激光激發(fā)的超聲導波的數(shù)值模型，分析研究激光超聲導波的產生和傳播特征，建立激光參數(shù)、材料參數(shù)和超聲導波的傳播特征之間的定量關系。數(shù)值模擬結果得到了瞬態(tài)波形、波結構、相速度及能量速度的特征。為粘彈性材料的力學參數(shù)評價、無損檢測以及結構的健康監(jiān)測提供了理論分析依據(jù)。論文的主要工作如下：
　　 1、基于譜有限元方法，建立了在頻域中激光在粘彈性介

2、質中及層狀粘彈性薄膜結構中激發(fā)的超聲導波的數(shù)值模型，得到超聲導波在粘彈性薄膜及薄膜/基底結構的表面瞬態(tài)波形。
　　 2、基于譜有限元方法，建立了導波傳播的特征方程，得到相速度、能量速度隨頻厚積變化的色散關系。粘彈性薄膜層狀結構中，在低頻下，導波傳播發(fā)生了正常的色散(鋁基底)和反常的色散(泡沫基底)；導波傳播的垂直位移隨著材料粘性的增強和接收距離的增加而衰減；隨著頻厚積的增加，導波出現(xiàn)更多的高階模態(tài)，每個模態(tài)在不同頻厚積下的色散和

3、衰減變化各不相同。
　　 3、在薄膜/基底系統(tǒng)中，相速度色散曲線不僅有模態(tài)耦合，還出現(xiàn)了模態(tài)跳轉現(xiàn)象，相應頻率下的能量速度也迅速變化，衰減值比在單層薄膜中的衰減值要小得多，通過雙層截面的能流密度可以看出能量在薄膜/基底中的耗散是隨著頻率的升高逐漸由基底趨于表面的。
　　 本文對超聲導波在粘彈性各向異性材料中的傳播和衰減特性進行了研究，得到的結果可對超聲無損檢測中頻率和模態(tài)的選取以及傳感器的布置提供一定的理論依據(jù)，為超聲導