黏接界面性能劣化的非线性超声检测研究进展

摘要

作为传统机械连接的重要补充形式,黏接结构在工业领域应用广泛.在外载及环境因素的综合作用下,黏接界面的性能会出现劣化,严重影响黏接结构的安全使用.因此,黏接界面性能检测一直是无损检测领域的热点和难点问题.线性超声技术能有效实现黏接界面中分层、脱黏等损伤的检测,但难以实现黏接界面早期劣化(如界面闭合缺陷、界面弱黏接等)的检测及定量评价,而非线性超声技术可以克服传统线性超声技术在检测灵敏度方面的不足,有望成为一种有效的黏接界面性能早期劣化的检测手段.本文从理论模型和检测实验两方面对非线性超声技术在黏接界面性能检测与评价方面的研究进展进行了综述.从界面的接触非线性和中间层的材料非线性角度出发,介绍了界面非线性超声检测相关理论的简化模型,如非线性弹簧模型、界面接触模型及考虑中间层厚度的接触模型等.这些模型可用于描述超声波在弱黏接界面处产生的多种声学非线性效应,如二次谐波产生、混频和非线性谐振等,但需要进一步研究不同模型对超声波在弱黏接界面处非线性传播行为的描述能力.同时,介绍了非线性谐振、混频和二次谐波3种非线性技术在界面性能实验检测方面的研究进展.最后,对黏接界面性能劣化非线性超声检测技术的发展进行了展望.