【摘要】：超聲檢測是無損檢測技術(shù)的重要分支,為聚合物的在線無損表征提供了一種新思路與新手段。本文提出了多層聚合物中超聲傳播的時域聲場模型、聚合物超聲參量的全頻譜計算方法以及聚合物取向度的超聲縱波聲速表征方法,并將其應(yīng)用于不同類型的聚合物中。本文的主要研究內(nèi)容如下:1、建立了多層聚合物中超聲傳播的時域聲場模型�？紤]超聲傳播過程中的反射、透射與衰減現(xiàn)象,建立多層聚合物中的時域聲場模型,該模型可對反射回波進行模擬計算。以模擬回波和計算回波之間的相似程度為目標函數(shù),通過多目標優(yōu)化,可得到各層介質(zhì)的聲學(xué)參數(shù)以及層厚。該模型已應(yīng)用于流體輔助共注成形制品各層厚度的無損測量。2、提出了聚合物超聲參量的全頻譜計算方法。將聚合物上下表面反射回波幅值譜與介質(zhì)傳遞函數(shù)進行關(guān)聯(lián)建模,其傳遞函數(shù)的對數(shù)值與頻率強線性相關(guān)。擬合直線的垂直截距和斜率分別用于計算聚合物中的超聲聲速以及衰減系數(shù),所提方法可不用測量聚合物的厚度并充分利用了回波信號的整體信息。實驗研究了鋁塊、采樣頻率對測量精度的影響,并將所提方法用于不同厚度、不同剛度聚合物的聲學(xué)測量中,結(jié)果表明該方法在測量聲速、衰減系數(shù)等超聲參量方面均具有較高的精度。3、分析并評價了聚合物中超聲速度的測量方法。開展實驗對比研究了渡越時間法、水浸法、頻譜分析法的優(yōu)缺點,將其用于不同表面粗糙度的聚合物聲學(xué)測量中,結(jié)合誤差分析探討各種方法在測量時的不確定度以及抗干擾能力。實驗結(jié)果表明,測量表面平整光滑聚合物時,渡越時間法和水浸法具有較高的精度,而測量表面粗糙的聚合物時應(yīng)采用水浸法和頻譜分析法,頻譜分析法具有較強的抗干擾能力。4、提出了聚合物取向度的超聲縱波聲速表征方法�；诔暡▌臃匠毯虰oltzmann疊加原理,推導(dǎo)聚合物聲速和取向度之間的數(shù)學(xué)模型,提出了聚合物取向度的縱波聲速表征方法。通過二維廣角X射線衍射(2D-WAXD)研究熱塑性聚酯彈性體(TPEE)的取向結(jié)構(gòu),并探討成形過程中注射速率對超聲聲速、取向度的影響,驗證了基于縱波聲速表征取向度的正確性。本文所取得的研究成果為聚合物中超聲參量的精確測量提供了新方法,實現(xiàn)了流體輔助共注成形制品各層厚度的無損測量,并建立了聚合物取向結(jié)構(gòu)的超聲縱波聲速測量新方法,具有重要的科學(xué)意義與廣泛的應(yīng)用前景。
【圖文】：

⑴ＷＡＸＤ法逡逑ＷＡＸＤ是利用Ｘ射線衍射獲取晶體結(jié)構(gòu)的方法［２１］。對于半結(jié)晶性聚合物，可以從逡逑ＷＡＸＤ邋—維衍射強度曲線計算結(jié)晶度，如圖１．１所示。逡逑邐非晶崢１逡逑－邐非品峰２逡逑Ｉ邐邐品體峰１逡逑——晶體峰２逡逑－邐——品體峰３逡逑§邐——品體峰４逡逑｜邐——衍射強度曲線逡逑邐，邐Ｉ邐■邐Ｉ邐，，邐Ｉ邐■邐Ｉ邐，邐逡逑０邐５邐１０邐１５邐２０邐２５逡逑２０邋（ｄｅｇｒｅｅ）逡逑圖ｉ．ｉ衍射強度曲線及曲線擬合逡逑圖１．１中紅色曲線為一維衍射強度曲線的示意圖，它可以被近似地分解為若干個高斯逡逑函數(shù)。其中半高峰寬較寬、衍射強度較低的兩個峰（灰色曲線）為非晶峰，是來自于無定逡逑形部分的衍射；而半高峰寬較窄、衍射強度較高的四個峰（藍色、紫色曲線）為晶體峰，逡逑為來自于晶體部分的衍射。結(jié)晶度可以根據(jù)各衍射峰的面積比值計算得到［１＇如式（１－２）。逡逑（１＂２）逡逑式中，不為結(jié)晶度，木和Ａ分別表示結(jié)晶尖峰和非晶峰的面積。逡逑（２）

圖１．３超探頭工作模：（ａ）透射模；（ｂ）反射模
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TB553

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前5條

1 王克儉;郭冰;;聚丙烯凝固過程的超聲波掃描熱學(xué)分析[J];高分子材料科學(xué)與工程;2012年11期

2 郭冰;王克儉;;聚丙烯和聚乙烯熔融過程的超聲波掃描熱學(xué)分析[J];高分子材料科學(xué)與工程;2012年11期

3 袁翠萍;楊繼萍;陳光明;;紅外二向色性技術(shù)在聚合物/無機物納米復(fù)合材料取向結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用[J];高分子通報;2011年11期

4 周國發(fā);聚合物多相分層充模流動成型的界面不穩(wěn)定形成的數(shù)值分析[J];化工學(xué)報;2004年07期

5 李忠明,馬勁;加工過程中高分子材料形態(tài)控制的研究進展[J];中國科學(xué)基金;2004年03期

本文編號：2706984