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100 2019 年 1 月

更多的粘接层信息，并且又由于反射与透射系数具 别垂直入射钢 -环氧树脂 -铅粘接结构时，透射系数
有一定的关联性和一致性，因此，采用透射系数能够 随界面刚度和频厚积的变化关系如图 7 所示。如图
更好地表征粘接质量。综上所述，下文将主要分析 可知，当界面刚度大于10 15 N/m 时，该界面可视为
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超声从钢层以小于 30 入射的条件下，粘接界面强 理想粘接，无论纵波还是横波入射，均存在明显的谐
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度和内聚强度变化对透射系数的影响，不再对反射 振透射峰，随着界面刚度的减小，谐振透射峰逐渐向
系数进行分析研究。 高频方向发生频移，频移范围约为0.5 MHz·mm，并

2.3 界面粘附强度变化对透射特性的影响 且纵波入射情况下的透射峰随刚度的减小频移量
依据线性弹簧模型，利用界面刚度系数来 较大，同时，低频谐振峰的频移量要大于高频峰。当
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表征界面粘附强度的变化。设钢层与环氧树脂 界面刚度继续减小到 10 12 N/m 以下时，此时认为
胶层界面为理想粘接，其法向界面刚度 KN 2 为 界面完全脱粘，透射系数趋近于0。当环氧树脂胶层
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3
2×10 18 N/m ，切向界面刚度KT 2 为1×10 18 N/m ， 的上下两个界面同时弱化时，透射系数与界面刚度
而设环氧树脂与铅层界面为强度弱化界面，且法向 和频厚积的关系如图 8 所示。与图 7 结果对比可知，
粘附强度与切向粘附强度同时弱化。通过同时改变 当胶层两个界面的强度同时退化时，透射系数的频
弱化界面的法向刚度 KN 1 和切向刚度 KT 1 ，研究 移范围更大(大于 1.0 MHz·mm)，同样的，频厚积越
界面强度弱化对透射系数的影响。当纵波和横波分 小，频移越明显。
20 2.0 20 2.0

16 1.6 16 1.6
lg(KN)/(NSm -3 ) 12 8 1.2 ᤩ࠱ጇ஝(arb. units) lg(KN↽⊳(NSm -3 ) 12 8 1.2 ᤩ࠱ጇ஝(arb. units)

0.8
0.8
4 0.4 4 0.4

0 0 0 0
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
ᮠԒሥ/MHzSmm ᮠԒሥ/MHzSmm
(a) ጫฉۇᄰК࠱ᨂࡏᄊᤩ࠱ጇ஝ (b) ഷฉۇᄰК࠱ᨂࡏᄊᤩ࠱ጇ஝
图 7 胶层下界面弱化时超声体波垂直入射钢层的透射系数与频厚积、刚度系数的关系
Fig. 7 The relationship between the frequency-thickness, interface rigidity and the transmission
coefficients of bulk waves vertical incident in the steel-layer with one interface disbanding

20 2.0 20 2.0

16 1.6 16 1.6
lg(KN)/(NSm -3 ) 12 8 1.2 ᤩ࠱ጇ஝(arb. units) lg(KN)/(NSm -3 ) 12 8 1.2 ᤩ࠱ጇ஝(arb. units)

0.8
0.8

4 0.4 4 0.4
0 0 0
0
0 1.0 2.0 3.0 4.0 0 1.0 2.0 3.0 4.0
ᮠԒሥ/MHzSmm ᮠԒሥ/MHzSmm
(a) ጫฉۇᄰК࠱ᨂࡏᄊᤩ࠱ጇ஝ (b) ഷฉۇᄰК࠱ᨂࡏᄊᤩ࠱ጇ஝

图 8 胶层双界面同时弱化时超声体波垂直入射钢层时透射系数与频厚积、刚度系数的关系
Fig. 8 The relationship between the frequency-thickness, interface rigidity and the transmission
coefficients of bulk waves vertical incident in the steel-layer with two interface disbanding