一种对复合材料的动态粘弹性进行评价的超声波评价方法技术

本发明专利技术公开了一种对复合材料的动态粘弹性进行评价的超声波评价方法，采用的是空气耦合超声检测技术，通过采用这种检测技术，可以实现对于复合材料的动态粘弹性进行快速和无损害的评价。本方法的两空气耦合平板探头与复合材料不相接触，避免两空气耦合平板探头对复合材料的污染，从而实现了无损害的评价。本方法采用了高灵敏度的空气耦合平板探头，通过采用这种探头，可以提高检测灵敏度和分辨率，其目的为：在评价过程中，提高信号的信噪比，避免噪声信号对最后检测结果的干扰，从而实现对复合材料的动态粘弹性进行快速且有效的评价。因此解决了使用常规动态粘弹性能评价技术对材料的动态粘弹性评价效率低、对材料产生损害等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于借助于测定材料的物理性质来测试或分析材料性能的领域,特别涉及对复合材料的动态粘弹性能进行评价的超声波评价方法。
技术介绍
在复合材料中，其中的树脂基体具有粘弹性，尤其是当温度和荷载水平较高的情况下，粘弹性更加明显。由于粘弹性基体材料在复合材料中的使用，使得粘弹性成为复合材料的重要特征。而现如今复合材料被广泛的运用在各行各业中，例如先进的复合材料在超音速飞机、高速列车和水下核潜艇等高温高压环境中的应用，而振动、噪声和冲击环境对复合材料的影响是不容忽视的，这些不良因素是复合材料结构疲劳与损伤、安全寿命缩短的最直接原因。因此了解复合材料的内在阻尼机制就显得十分有必要了，而复合材料的动态粘弹性能作为能反映材料的内在阻尼的力学特性，所以了解复合材料的动态粘弹性能以及对复合材料动态粘弹性能进行快速而有效的评价就显得尤为重要了。现有超声检测技术已广泛应用，但基本是探头与复合材料接触式的探测方式，探头会污染复合材料，会造成亦损害的评价。本专利技术人通过对材料学与空气耦合超声检测技术的基本理论推导出来的一种新的对复合材料的动态粘弹性能进行评价的超声波评价方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种对复合材料的动态粘弹性进行评价的方法，该方法可以快速、有效的对材料动态粘弹性进行评价。本专利技术是这样来实现的，一种对复合材料的动态粘弹性进行评价的方法，其步骤为：步骤一：将一发一收两空气耦合平板探头相对放置，并且记录此时两探头之间的间距H1和将此时接收到的超声波U1记录下来；步骤二：然后改变两空气耦合平板探头之间的间距，并记录两空气耦合平板探头之间的间距H2和保存此时接收到的超声波U2；步骤三：然后对波形U1和波形U2进行FFT变换，得到的波形U1和波形U2的频谱，然后通过计算公式计算超声波在空气中的衰减系数a1(f)；其中计算超声波在空气中的衰减系数a1(f)的计算公式如下所示： a 1 ( f ) = 20 l o g ( U 1 ( f ) U 2 ( f ) ) H 2 - H 1 ]]>其中：U1(f)——对接收到的超声波U1进行FFT变换后的计算结果；U2(f)——对接收到的超声波U2进行FFT变换后的计算结果；H1——探头接收超声波U1时，两探头之间的间距。H2——探头接收超声波U2时，两探头之间的间距。步骤四：再将空气耦合平板发射，探头垂直的放在复合材料的上方，检测模式设为Echo模式，并且此时空气耦合平板激发探头与复合材料上表面的距离为H1/2，并记录空气耦合平板激发探头所接收到的复合材料的表面反射波Ur；步骤五：将一发一收两空气耦合平板探头相对放置，记录此时所接收到的超声波UA，然后将复合材料放在一发一收两空气耦合平板探头之间，并且一发一收两空气耦合平板探头与复合材料表面想垂直，记录此时所接收到的超声波UB；步骤六：然后对波形UA和波形UB进行FFT变换，得到的波形UA和波形UB的频谱，最后通过计算公式分别求出超声波在复合材料中的衰减系数a(f)、相速度V和损耗角正切值tanδ；其中计算公式如下所示： a ( f ) = a 1 ( f ) + 20 h l o g ( A ( f ) B ( f ) ( 1 - R ( f ) 2 ) ) ]]> 1 V p ( f ) = θ B ( f ) - θ A ( f ) ω h + 1 V a + T h ]]> E ′ = ρV p 2 , E ′ ′ = 2 αρV p 3 ω = 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对复合材料的动态粘弹性进行评价的超声波评价方法，其步骤为：步骤一：将一发一收两空气耦合平板探头相对放置，并且记录此时两探头之间的间距H1和将此时接收到的超声波U1记录下来；步骤二：然后改变两空气耦合平板探头之间的间距，并记录两空气耦合平板探头之间的间距H2和保存此时接收到的超声波U2；步骤三：然后对波形U1和波形U2进行FFT变换，得到的波形U1和波形U2的频谱，然后通过计算公式计算超声波在空气中的衰减系数a1(f)；步骤四：再将空气耦合平板发射，探头垂直的放在复合材料的上方，检测模式设为Echo模式，并且此时空气耦合平板激发探头与复合材料上表面的距离为H1/2，并记录空气耦合平板激发探头所接收到的复合材料的表面反射波Ur；步骤五：将一发一收两空气耦合平板探头相对放置，记录此时所接收到的超声波UA，然后将复合材料放在一发一收两空气耦合平板探头之间，并且一发一收两空气耦合平板探头与复合材料表面想垂直，记录此时所接收到的超声波UB；步骤六：然后对波形UA和波形UB进行FFT变换，得到的波形UA和波形UB的频谱，最后通过计算公式分别求出超声波在复合材料中的衰减系数a(f)、相速度V和损耗角正切值tanδ；步骤七：最后对损耗角正切值tanδ进行分析，根据分析结果来评价复合材料的动态粘弹性能。...

【技术特征摘要】
1.一种对复合材料的动态粘弹性进行评价的超声波评价方法，其步骤为：步骤一：将一发一收两空气耦合平板探头相对放置，并且记录此时两探头之间的间距H1和将此时接收到的超声波U1记录下来；步骤二：然后改变两空气耦合平板探头之间的间距，并记录两空气耦合平板探头之间的间距H2和保存此时接收到的超声波U2；步骤三：然后对波形U1和波形U2进行FFT变换，得到的波形U1和波形U2的频谱，然后通过计算公式计算超声波在空气中的衰减系数a1(f)；步骤四：再将空气耦合平板发射，探头垂直的放在复合材料的上方，检测模式设为Echo模式，并且此时空气耦合平板激发探头与复合材料上表面的距离为H1/2，并记录空气耦合平板激发探头所接收到的复合材料的表面反射波Ur；步骤五：将一发一收两空气耦合平板探头相对放置，记录此时所接收到的超声波UA，然后将复合材料放在一发一收两空气耦合平板探头之间，并且一发一收两空气耦合平板探头与复合材料表面想垂直，记录此时所接收到的超声波UB；步骤六：然后对波形UA和波形UB进行FFT变换，得到的波形UA和波形UB的频谱，最后通过计算公式分别求出超声波在复合材料中的衰减系数a(f)、相速度V和损耗角正切值tanδ；步骤七：最后对损耗角正切值tanδ进行分析，根据分析结果来评价复合材料的动态粘弹性能。2.根据权利要求1所述的一种对复合材料的动态粘弹性进行评价的超声波评价方法，其特征在于：步骤三中计算超声波在空气中的衰减系数a1(f)的计算公式如下所示：其中：U1(f)——对接收到的超声波U1进行FFT变换后的计算结果；U2(f)——对接收到的超声波U2进行FFT变换后的计算结果；H1——探头接收超声波U1时，两探头之间的间距；H2——探头接收超声波U2时，两探头之间的间距。3.根据权利要求1所述的一种对复合材料的动态粘弹性进行评价的超声波评价方法，其特征在于：所述步骤六中计算公式如下所示： a ( f ) = a 1 ( f ) + 20 h l o g ( A ( f ) B ( f ) ( 1 - R ( f ) 2 ) ) ]]> 1 V p ...

【专利技术属性】
技术研发人员：常俊杰，魏强，
申请(专利权)人：南昌航空大学，
类型：发明
国别省市：江西;36