透明涂层—基底界面粘结强度的激光超声研究

摘要

粘结工艺是现在工业所广泛采用的一种工艺，对粘结强度的无损测量也是人们一直所关注的问题。但是，这一问题用传统的方法一直都没有得到很好的解决。激光超声技术是新的无损检测方法，由于它的非接触检测、高的带宽等优点，近年来已广泛得应用于材料的无损评估领域。用激光超声的方法来测量材料的粘结强度也开始得到人们的关注。 本文主要研究用激光超声方法来测量粘结材料的粘结强度。和传统的测量方法比较起来，激光超声在研究粘结强度时，有如下几个优点： (1).激光超声的激发与检测可以是非接触式的，这样就避免了因耦合所带来的一系列不利问题. (2).激光超声能同时激发出多种模式的波，可为检测提了多种选择。 (3).由于从完好粘结到脱胶是一个渐变的过程，因此在测量时有必要在试件上施加一定的载荷，让粘接层发生某种变化，进而通过这些变化获取必要的有关粘接强度的信息。而激光超声的热弹效应可将激光脉冲转化为应力脉冲以达到上述效果。 (4).在实际使用中，材料的粘结强度应该是整体最弱一点的粘结强度所决定。所以材料的粘结强度不仅要测量其大小，而且要测量其空间分布。而激光超声可以对样品的局部进行扫描式的测量，进而了解整体的粘接状况。 本文在理论上引入了弹簧边界模型，用它来描述界面的不同粘结情况。通过求解一维热弹方程，得出在入射激光在界面上激发时，随着界面粘结系数的降低，背中心点接收到的直达波的幅值几乎不变，而粘胶层的反射波逐渐变小。所以，我们可以根据反射波和入射波的幅值比来对界面的粘结强度作为评判。最后，我们在实验上通过这种方法，成功的获得界面的粘结强度的分布。 关键词：激光超声、粘结强度测量

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第一章 绪论

1.1引言

1.2粘结的基本原理

1.3粘结的测量方法

1.4粘结强度的激光超声测量

1.5本文工作

第二章.粘结界面的激光超声研究

2.1 两层粘结试样背中心点波形的位移解

2.1.1一维温度场：

2.1.2一维位移场

2.2数值计算与计算结果

2.2.1计算参数

2.2.2数值计算结果

2.3本节工作小结

第三章热应力的有限元计算

3.1有限元基本理论

3.2有限元方法计算温度场原理

3.3有限元计算热应力原理

3.4温度场的有限元模拟

3.5热应力的有限元模拟结果

3.6与理论计算的结果相比较

3.7本章工作小结

第四章实验

4.1激光超声测试环氧声速

4.1.1基本理论

4.1.2实验和数据处理

4.2粘结强度的激光超声测量

4.2.1实验原理：

4.2.2试验装置：

4.2.3实物图：

4.3扫描成像程序

4.4粘结强度的传统超声方法测量

4.4.1实验原理：

4.4.2实验装置：

4.4.3实物图：

工作总结和下步计划

参考文献

致谢