摘要：本文提出了一种新的基于压电复合悬臂梁接触谐振的薄板结构无损检测方法,该方法以梁探针和待测材料之间的局部接触刚度为识别参数.在该方法中,材料或结构的局部接触刚度检测由一套自制的无损检测系统来完成.所使用的悬臂梁自由端装有锥形探针,探针与待测结构表面接触,梁下表面贴有压电片,在交变信号激振下压电片带动悬臂梁与待测结构发生接触谐振,压电梁的谐振频率与系统的接触刚度之间的存在一定的解析关系,这个关系可使用一个接触谐振力学模型得到,依据所获得的检测区域接触刚度信息可对待测结构的健康状态做出评估.通过有限元计算,发现样品的局部接触刚度对于典型的缺陷,如孔洞、裂纹、界面脱粘、硬夹杂等,都非常敏感,尤其当这些缺陷在亚表面时.检测系统集成在一个LabVIEW中的自动控制系统,可完成对待测结构接触刚度的三维扫描.实验测试结果表明,刚度大的悬臂梁更有利于缺陷的检测.利用这套无损检测新方法和系统,对复合结构的格栅脱落、复合板的界面脱粘、复合板的背面缺陷进行了检测,效果很好,横向精度可以达到1mm左右,可以与超声检测相比.这套基于局部刚度的无损检测方法和系统尤其适用于薄板、薄壳、复合材料等偏软结构的无损检测,可以与超声检测形成互补.这种方法在医学弹性成像中也有很好的应用前景.
