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第 38 卷 第 1 期 Vol. 38, No. 1
2019 年 1 月 Journal of Applied Acoustics January, 2019

⋄ 研究报告 ⋄

基于空耦超声的复合材料黏弹性评价方法 ∗

曾雪峰 1† 常俊杰 1,2 卢 超 1 李光亚 3 罗更生 4

(1 南昌航空大学 无损检测技术教育部重点实验室 南昌 330063)
(2 日本探头株式会社 横滨 232-0033)
(3 中北大学 太原 030051)
(4 湖南省特种设备检验检测研究院 长沙 410000)

摘要 复合材料的黏弹性是表征其内在阻尼机制的重要力学特性，而内在阻尼机制是材料安全性能的一个重
要评价指标。该文提出了空气耦合超声波的材料黏弹性评价方法。首先讨论了黏弹性进行评价的相关理论，
利用接触式超声波底面回波法与空气耦合超声波透射法对比验证，其结果基本一致，证明了空气耦合超声对
材料黏弹性检测的有效性。并且对一批不同铺层方向的碳纤维复合材料进行了评价，其结果与期望值完全相
符，验证了该方法的可行性和准确性，为复合材料的动态力学特性评价和安全评价提供了新的思路。
关键词 空气耦合超声，复合材料，黏弹性，超声波穿透法
中图法分类号: TG115.28 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2019)01-0105-09
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2019.01.014

Viscoelasticity evaluation of composite materials based on air coupled ultrasound

ZENG Xuefeng 1 CHANG Junjie 1,2 LU Chao 1 LI Guangya 3 LUO Gengsheng 4
(1 Key Laboratory of Nondestructive Testing, Ministry of Education, Nanchang Hangkong University,
Nanchang 330063, China)
(2 Japan Probe Co. Ltd., Yokohama 232-0033, Japan)
(3 North University of China, Taiyuan 030051, China)
(4 Special Equipment Inspection and Testing Institute of Hunan, Changsha 410000, China)

Abstract The dynamic viscoelasticity of composites is an important mechanical characteristic for its inherent
damping mechanism, which is an important evaluation index of material safety. In this paper, a method for
evaluating viscoelastic materials of air-coupled ultrasound is presented. This article discusses in detail the the-
ory of air-coupled ultrasound for evaluating the viscoelastic properties of composites, compares experimentally
with contact-ultrasonic back-surface echo method and air-coupled ultrasonic transmission method, the results
are basically consistent. It is demonstrated that the effectiveness of air-coupled ultrasound in the viscoelas-
tic testing of materials. And carbon fiber composite materials in a batch of different lay-up directions were
evaluated to verify the feasibility and accuracy of the method, providing new ideas for the safety evaluation of
composite materials.
Key words Air-coupled ultrasound, Composites, Dynamic viscoelasticity, Ultrasonic penetration method

2018-03-29 收稿; 2018-07-13 定稿
国家自然科学基金资助项目 (11464030), 无损检测技术教育部重点实验室 (南昌航空大学) 开放基金课题项目 (F010404)
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作者简介: 曾雪峰 (1995- ), 男, 江西人, 硕士, 研究方向: 超声无损检测的应用技术研究及检测设备的研发。
† 通讯作者 E-mail: 997178163@qq.com