Page 63 - 《应用声学》2020年第3期

第 39 卷 第 3 期 张玉洁等： 钢 -混凝土结构弱粘接界面缺陷的超声导波检测 383

傅里叶变换结果表明：在钢 -混凝土结构界面 可用来判断钢层与混凝土层的粘接状态。但仍需对
不同粘接条件下，A0 模态幅值变化不明显，S0 模态 粘接状态进行定量分析，因此对S0模态的幅值进行
幅值变化明显。粘接良好时，由于 S0 模态在钢 -混 归一化处理，激发f C 的中心频率H(k x , f)处的波数
谱，从 f-k 域中的幅度谱中提取 A (由式 (8) 计算)，
N
凝土层中表现出高衰减的特性，因此超声波早期大 S0
得到不同粘接条件下的波数谱，如图 6 所示。将不
量泄漏至混凝土层中，在钢 -混凝土界面层间几乎
同粘接条件下的A N 结果提取得到图7。
没有 S0 模态；然而随着粘接条件变差，S0 模态较少 S0
地泄漏至混凝土层，而在钢层与界面层间传播；钢 A N = A S0 /A A0 , (8)
S0
层与混凝土层完全脱粘时，没有能量泄漏至混凝土 其中，A S0 和A A0 分别是f-k 域中S0模态和A0模态
层，仅在钢层中传播。根据此结果分析得出 S0 模态 的最大幅值。

1.0 1.0

0.8 0.8
A0
A0
0.6 0.6
ࣨϙ ࣨϙ
0.4 0.4
S0
S0
0.2 0.2
A S0 A A0 A S0 A A0
0 0
0 100 200 300 400 500 600 0 100 200 300 400 500 600
ฉ஝/(radSm -1 ) ฉ஝/(radSm -1 )
(a) ᓢݞዥଌ (b) ीዥଌ1

1.0 1.0
S0
0.8 0.8
S0 A0
0.6 A0 0.6
ࣨϙ ࣨϙ
0.4 0.4
0.2 0.2
A S0
A S0 A A0 A A0
0 0
0 100 200 300 400 500 600 0 100 200 300 400 500 600
ฉ஝/(radSm -1 ) ฉ஝/(radSm -1 )
(c) ीዥଌ2 (d) ᑲዥ
图 6 不同粘接条件的波数谱
Fig. 6 Wavenumber spectrum of different bonding conditions

1.4 2.3 厚度为1 mm界面层的数据分析
1.28
1.2
1.08 上述所用界面层厚度为 2 mm，为研究界面层
1.0
厚度对导波传播的影响，改变界面层厚度为 1 mm，
0.8
A S0 得到的二维傅里叶变换结果如图 8 所示；不同粘接
N
0.6
0.40 条件下的波数谱，如图 9 所示；A N 结果提取得到
0.4 0.31 S0
图 10。结果表明，随着界面粘接条件变差，A0 模态
0.2
基本不受影响，而 S0 模态变化明显，这一结果与
0
ᓢݞዥଌ ीዥଌ1 ीዥଌ2 ᑲዥ
ˀՏዥଌ౎͈ 2 mm时保持一致。然而在同一粘接条件下，界面层
图 7 归一化 S0 幅值 厚度为 1 mm 的归一化幅值结果低于界面层厚度为
Fig. 7 Normalized S0 amplitude 2 mm时的情况。