Love波傳播特性分析及實驗研究.pdf

1、Love波是在表面層的邊界經(jīng)過多次全反射而被收集在表面層中的水平偏振剪切波，在傳播過程中攜帶了大量關于覆層、覆層與基體界面物理參數(shù)的信息，具有幅度大、衰減慢、抗干擾性強等優(yōu)點，特別適合于檢測和評價半空間覆層結(jié)構(gòu)質(zhì)量。Love波可以實現(xiàn)對大型金屬構(gòu)件的快速、大范圍無損檢測，而且能夠?qū)崿F(xiàn)對地下、水下、覆蓋物下以及絕緣層下結(jié)構(gòu)的無損檢測。例如，在航空航天和兵器制造業(yè)中，通常借助在鋼基體表面熔覆幾十微米到幾毫米的純銅層來改善鋼材的導電、導熱性能

2、和表面硬度，同時能夠提高鋼材的耐蝕性，研究Love波在有覆層的金屬板中的傳播規(guī)律對于檢測覆層及覆層與基體界面的粘結(jié)質(zhì)量和提高檢測效率有著重要意義。 本研究基于半空閻中Love波的傳播模型，采用Gauss-Newton算法對Love波的頻散方程進行數(shù)值分析，借助Matlab軟件繪制了均勻覆層中Lore波頻散曲線，討論層狀介質(zhì)的物理參數(shù)(如剪切模量、密度)、覆層厚度以及激勵源的工作頻率對Love波頻散特性的影響。另外，利用同樣的方法

3、研究了Love波的波結(jié)構(gòu)曲線，討論了波結(jié)構(gòu)與波數(shù)一厚度積和不同模態(tài)之間的內(nèi)在聯(lián)系。分析認為，波在波導中傳播性質(zhì)通過頻散曲線來體現(xiàn)，頻散曲線表征了相速度、群速度與波數(shù)一厚度積的關系；而波在傳播過程中的能量分布則需要通過波結(jié)構(gòu)來進行表征。深入了解Love波的頻散性質(zhì)與波結(jié)構(gòu)的含義，根據(jù)波結(jié)構(gòu)曲線和應力分布曲線來選擇合適的模態(tài)和頻率，對于提高檢測靈敏度具有重要意義。 根據(jù)聲波斜入射時在異質(zhì)界面處的波型轉(zhuǎn)換理論，設計了Love波檢測裝置

4、，分別利用標稱頻率為lMHz和2.5MHz，實測頻率分別是0.977MHz和2.343MHz的超聲波斜探頭，在層厚為0.2mm的鋼基體銅覆層中激發(fā)切應力產(chǎn)生Love波，并對其群速度和相速度值進行實驗測定。對測試結(jié)果進行回歸分析，并與理論分析值進行比較，得出0.977MHz時所測的群速度值、相速度值誤差為0.9％和0.36％，2.343MHz時所測的群速度值、相速度值誤差為1.9％和0.94％，測試值與理論值符合得較好。另外，比較發(fā)現(xiàn)，群