【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料力学性能表征，具体涉及一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法及相关产品。
技术介绍
1、异质复合结构是由两层或多层具有不同物理、化学和力学性能的材料复合而成的一类新型材料，通过不同种材料的组合，可以更好地利用各种材料的优点，实现材料性能的最优化和利益的最大化。异质复合结构已经被广泛应用于许多重要工业，尤其是在航空航天、军工等领域具有重要应用，如航空发动机和航天推进系统中大量采用的异种金属材料连接的管路结构(如铝合金与钛合金、不锈钢等)，以及航空航天仪表中采用的一些双金属构件(如铝铜双金属等)。异质复合结构的界面连接强度是影响产品质量及使用性能的关键因素，也是异质复合结构连接质量表征的主要内容及指标。
2、目前，界面连接强度的检测主要使用静态、离线、破坏式方法，如拉伸试验法、扭转试验法等。尽管这些方法能够获得异质复合结构的分层缺陷、厚度均匀性和内应力等信息，但其效率低、随机性大，难以满足智能制造需求背景下对异质复合结构生产过程中实时在线无损检测的需求。此外，破坏性的检测方法会影响待测样件的后续使用，造成不必要的资源浪费。因此，无损检测方法具有更高的研究意义。
3、超声无损检测技术由于其穿透能力强、灵敏度高和适用范围广等优点，在缺陷检测和材料性质表征等方面具有良好的应用前景。超声无损检测法主要分为体波检测法和导波检测法。体波检测法是在材料内部激发超声体波并检测反射、透射或者散射波来识别缺陷或性质变化。导波检测法是在薄板中激发导波并探测，根据导波信号的变化实现缺陷检测或材料性质表征。其中，
4、lamb波对界面强度或缺陷的检测方法主要有lamb波频散法和lamb波零群速度共振法。pierce等基于lamb波的频散特性提出了lamb波频散法，提取s0和a0模态频散曲线，可以反映异质复合层压板中粘合强度的变化。该方法对异质复合薄板结构中的连接强度比较敏感，但不同类型的复合材料中lamb波的频散特性均不相同，需要详细研究频散特性及其变化规律，因此该方法对强度表征存在一定限制。spytek等在异质金属层合板之间激发zgvlamb波，提出了lamb波零群速度共振法。该方法中检测得到的零群速度共振峰对界面连接强度非常敏感，但实际情况中，多数异质复合结构中检测到的零群速度lamb波信号较弱，给强度表征增加了较大的困难。并且零群速度共振频率与界面连接强度之间的定量关系仍不明确，不易实现界面连接强度的定量表征。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是难以满足智能制造需求背景下对异质复合结构生产过程中实时在线无损检测的需求，目的在于提供一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法及相关产品，实现了对异质复合结构连接强度的高效、快速、非破坏性检测。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，包括：
4、确定双层异质复合结构样品中各层材料的物理参数；
5、确定各层材料的厚度；
6、计算各层材料的纵波波速和横波波速；
7、获得异质复合结构样品的厚度共振频率；
8、建立异质复合结构样品中拉伸强度和剪切强度与厚度共振频率的关系模型；
9、通过厚度共振频率和关系模型获得拉伸强度和剪切强度，完成界面连接强度表征。
10、可选地，各层材料的物料参数包括：杨氏模量e、泊松比σ、密度ρ。
11、具体地，纵波波速的计算表达式为：横波波速的计算表达式为：
12、可选地，厚度共振频率包括：厚度拉伸共振频率和厚度剪切共振频率，获得方法包括：
13、进行厚度共振实验，激发异质复合结构样品各个模态的厚度共振，并采集时域信号，并基于采集的时域信号获得厚度拉伸共振频谱图和厚度剪切共振频谱图；
14、确定厚度拉伸共振频谱图中各个模态的厚度共振峰，并将峰值频率作为各个模态的厚度拉伸共振频率；
15、确定厚度剪切共振频谱图中各个模态的厚度共振峰，并将峰值频率作为各个模态的厚度剪切共振频率。
16、可选地，进行厚度共振实验时，通过lamb波对异质复合结构样品进行共点超声激发。
17、可选地，对时域信号进行快速傅里叶变换和butterworth高通滤波得到厚度拉伸共振频谱图和厚度剪切共振频谱图。
18、具体地，建立拉伸强度与厚度共振频率的关系模型：
19、建立剪切强度与厚度共振频率的关系模型：
20、其中，kl为拉伸强度，为第i层的纵波波速，为第i层的横波波速，ρi为第i层材料的密度，hi为第i层材料的厚度，wl为厚度拉伸共振频率，wt为厚度剪切共振频率，
21、可选地，进行界面连接强度表征时，将各个模态的厚度拉伸共振频率代入拉伸强度与厚度共振频率的关系模型，厚度剪切共振频率代入剪切强度与厚度共振频率的关系模型，求出样品的拉伸强度和剪切强度。
22、一种异质复合结构连接强度的超声共振表征终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述的异质复合结构连接强度的超声共振表征方法。
23、一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如上所述的异质复合结构连接强度的超声共振表征方法。
24、本专利技术与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
25、本专利技术通过确定材料物理参数、计算纵波和横波波速、获取厚度共振频率，并进行厚度共振实验采集频谱图，建立拉伸和剪切强度与共振频率的关系模型，从而实现界面连接强度的非破坏性检测，能够实现对异质复合结构连接强度的高效、快速、非破坏性检测，具有高精度、实时在线检测的优势，适用于不同类型的异质复合材料，满足智能制造需求，具有重要的理论研究意义和广泛的实际应用价值。
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1.一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，各层材料的物料参数包括：杨氏模量E、泊松比σ、密度ρ。
3.根据权利要求2所述的一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，纵波波速的计算表达式为：横波波速的计算表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，厚度共振频率包括：厚度拉伸共振频率和厚度剪切共振频率，获得方法包括：
5.根据权利要求4所述的一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，进行厚度共振实验时，通过Lamb波对异质复合结构样品进行共点超声激发。
6.根据权利要求4所述的一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，对时域信号进行快速傅里叶变换和Butterworth高通滤波得到厚度拉伸共振频谱图和厚度剪切共振频谱图。
7.根据权利要求4所述的一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，建立拉伸强度与厚度共
8.根据权利要求7所述的一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，进行界面连接强度表征时，将各个模态的厚度拉伸共振频率代入拉伸强度与厚度共振频率的关系模型，厚度剪切共振频率代入剪切强度与厚度共振频率的关系模型，求出样品的拉伸强度和剪切强度。
9.一种异质复合结构连接强度的超声共振表征终端，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1-8中任一项所述的异质复合结构连接强度的超声共振表征方法。
10.一种计算机程序产品，包括计算机程序/指令，其特征在于，该计算机程序/指令被处理器执行时实现如权利要求1-8中任意一项所述的异质复合结构连接强度的超声共振表征方法。
...【技术特征摘要】
1.一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，各层材料的物料参数包括：杨氏模量e、泊松比σ、密度ρ。
3.根据权利要求2所述的一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，纵波波速的计算表达式为：横波波速的计算表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，厚度共振频率包括：厚度拉伸共振频率和厚度剪切共振频率，获得方法包括：
5.根据权利要求4所述的一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，进行厚度共振实验时，通过lamb波对异质复合结构样品进行共点超声激发。
6.根据权利要求4所述的一种异质复合结构连接强度的超声共振表征方法，其特征在于，对时域信号进行快速傅里叶变换和butterworth高通滤波得到厚度拉伸共振频谱...
【专利技术属性】
技术研发人员：霍磊，夏志辉，孙凯华，何华彬，王超，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：
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