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102 2019 年 1 月

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 ኄ3˚ႍᝈ 0.4

0 0 0 0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
К࠱ᝈ/(O) К࠱ᝈ/(O)
(a) fd=1.4 MHz·mm௑ጫฉ̰ᨂࡏК࠱ᄊᤩ࠱ጇ஝ (b) fd=0.65 MHz·mm௑ഷฉ̰ᨂࡏК࠱ᄊᤩ࠱ጇ஝
图 11 胶层剪切强度退化时超声体波斜入射钢层的透射系数与入射角、切向刚度的关系
Fig. 11 The relationship between the tangential interface rigidity, incident angle and the transmis-
sion coefficients of bulk waves oblique incident in the steel-layer with shear strength disbanding

图 11(a) 的结果表明，当纵波在 0 ∼ 30 范围斜入 2.4 内聚强度变化对透射特性的影响
◦
◦
射时，DL 几乎不随切向刚度的变化而变化，仅在
采用式 (14) 所示的等效弹性模量模型来同比
3
KT = 1 × 10 14 N/m 的小范围内存在一个极小值，
例地表征粘接内聚强度的变化。分别利用纵波和横
并且随着入射角度增加进一步减小；在 30 ∼ 45 ◦
◦
波垂直入射到钢 -环氧树脂 -铅粘接结构的钢层界
范围内，DL 随KT 的减小有略微增加；而当角度进
面，研究透射系数随频厚积、弹性模量变化的关系，
一步增大时，DL几乎不随切向刚度发生变化。这一
如图 12 所示。对比纵波和横波入射两种情况可知，
结果说明，纵波入射时其透射系数对切向刚度的变
随着弹性模量的减小，纵波和横波的透射谐振峰均
化不敏感，不适用于界面弱粘接的检测。而当横波
在向低频方向频移，并且高频谐振峰随弹性模量变
斜入射时，在0 ∼ 40 的范围内，DT 对切向刚度的
◦
◦
化的频移速度要大于低频谐振峰的；同时，在弹性模
弱化均非常敏感。
分析比较上述结果可知，对于从理想粘接 量相同时，横波的透射谐振峰的数目在相同频厚积
退化到界面弱粘接 (滑移界面) 的过程中，小角 范围内约是纵波的两倍，并且横波谐振峰曲线的斜
度入射的横波的透射系数对界面强度比较敏感， 率也要大于纵波的。这一结果表明，利用高频纵波
可以利用低频横波的频移来表征弱粘接强度的 透射系数的谐振峰频移可以敏感表征胶层弹性模
变化。 量的变化(即内聚强度的弱化)。

 2.0  2.0

ᑛࡏुভവ᧚ᄈѬඋ/%  1.2 ᤩ࠱ጇ஝(arb. units) ᑛࡏुভവ᧚ᄈѬඋ/%  1.2 ᤩ࠱ጇ஝(arb. units)

1.6
1.6


0.8

0.8

 0.4   0.4
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 12 超声体波垂直入射钢层时透射系数与频厚积、弹性模量的关系
Fig. 12 The relationship between the frequency-thickness, elastic modulus and the transmission
coefficients of bulk waves vertical incident in the steel-layer