復合材料動態(tài)粘彈性的空氣耦合超聲評價方法研究.pdf

1、相比于傳統(tǒng)的材料，復合材料因其高比強度和高比剛度等特點，被廣泛地運用在各個領域中，例如先進的復合材料在超音速飛機、高速列車和水下核潛艇等高溫高壓環(huán)境中的應用。隨著復合材料的使用環(huán)境越來越惡劣，環(huán)境中的振動、噪聲和沖擊對復合材料的影響也越來越不容忽視，這些不良因素是導致復合材料結構疲勞與損傷、安全壽命縮短的最直接原因，因此掌握復合材料的內在阻尼機制就十分必要。
　　復合材料的動態(tài)粘彈性是反映材料內在阻尼的重要力學特性參數(shù)，為了了解復

2、合材料的內在阻尼機制，對于復合材料的動態(tài)粘彈性的掌握以及對其進行快速而有效的評價就顯得尤為重要。本文旨在提出復合材料動態(tài)粘彈性的無損評價的方法以及開展復合材料動態(tài)粘彈性無損評價的應用。
　　首先，本文對課題的研究背景以及與課題相關領域的研究現(xiàn)狀進行了簡要的介紹。介紹了材料動態(tài)粘彈性的動態(tài)力學分析（DMA）、超聲水浸透射法和接觸式超聲脈沖反射法等評價方法，但是，由于這些評價方法都需要與實驗材料接觸，所以在評價過程中會對材料造成污染甚

3、至損害等問題。為了解決上述的問題，本文結合空氣耦合超聲非接觸和非浸入等特點，應用空氣耦合超聲方式來實現(xiàn)材料動態(tài)粘彈性的評價。
　　其次，開展了空氣耦合超聲對材料動態(tài)粘彈性評價的方法理論研究。根據(jù)材料粘彈性和空氣耦合超聲檢測技術的理論，在超聲水浸透射評價法和接觸式超聲脈沖反射評價法的基礎上，以損耗角正切值作為動態(tài)粘彈性評價參數(shù)，提出了兩種材料動態(tài)粘彈性空氣耦合超聲評價方法，即空氣耦合超聲穿透法和空氣耦合超聲，從而為檢測評價方法的研究

4、提供了理論基礎。
　　再次，為了驗證空氣耦合超聲穿透法與表面法對材料動態(tài)粘彈性評價結果的可靠性，將橡膠材料作為實驗材料，分別通過接觸式超聲脈沖反射法和空氣耦合超聲評價法對其動態(tài)粘彈性進行評價，然后根據(jù)實驗結果，驗證了通過空氣耦合超聲法對材料動態(tài)粘彈性的評價是可行的。
　　最后，開展了復合材料動態(tài)粘彈性評價實驗研究，搭建了實驗平臺，制作了一批碳纖維復合材料試樣，分別通過空氣耦合超聲穿透法和表面法對實驗材料進行評價實驗，得到了碳