針對(duì)材料性能參數(shù)受應(yīng)力影響時(shí),利用現(xiàn)有無應(yīng)力狀態(tài)下反射/透射系數(shù)求解方法,計(jì)算結(jié)果存在穩(wěn)定性差和誤差大等問題。基于聲彈性理論,提出應(yīng)力條件下反射/透射系數(shù)理論計(jì)算方法,應(yīng)用于鋁板的反射系數(shù)求解,結(jié)果與文獻(xiàn)計(jì)算結(jié)果相吻合,表明方法正確、結(jié)果可靠。針對(duì)應(yīng)力狀態(tài)下各向同性單層板的反射/透射系數(shù)譜數(shù)值計(jì)算,基于相關(guān)系數(shù)分析不同應(yīng)力對(duì)反射/透射系數(shù)的影響,研究結(jié)果表明,隨著應(yīng)力的增大,反射系數(shù)頻譜和透射系數(shù)角度譜的相關(guān)系數(shù)幅值均逐漸減小,且與應(yīng)力大小呈明顯線性關(guān)系。研究成果為利用超聲反射/透射系數(shù)表征材料應(yīng)力狀態(tài)提供了理論依據(jù)。 

【文章來源】：機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2020,56(12)北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

聲波傳播示意圖

文獻(xiàn)[17]中，對(duì)厚度為19.65 mm的無預(yù)應(yīng)力鋁板材料，分別利用合成平面波技術(shù)和傳遞矩陣法，獲得聲波斜入射角θ為9.9°時(shí)的試驗(yàn)和理論反射系數(shù)幅值，如圖2a所示，圖中圓點(diǎn)為試驗(yàn)結(jié)果，實(shí)線為傳遞矩陣法計(jì)算的結(jié)果。為了驗(yàn)證基于聲彈性效應(yīng)矩陣方程計(jì)算反射和透射系數(shù)的方法的正確性和可靠性，對(duì)照文獻(xiàn)[17]給定的試驗(yàn)材料和聲波斜入射角θ，利用基于聲彈效應(yīng)建立的矩陣方程式(26)，通過Matlab軟件進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，得到無預(yù)應(yīng)力鋁板材料反射系數(shù)譜，如圖2b所示。圖2b與根據(jù)液/固界面的邊界連續(xù)條件，構(gòu)建預(yù)應(yīng)力下反射/透射系數(shù)求解矩陣方程

在相同的計(jì)算條件下，基于聲彈效應(yīng)法計(jì)算加有不同預(yù)應(yīng)力鋁板材料的反射系數(shù)，圖3為分別模擬施加100 MPa、200 MPa、300 MPa預(yù)應(yīng)力時(shí)反射系數(shù)頻譜疊加圖。由圖3可見，隨著應(yīng)力的增加，反射系數(shù)頻譜有向左偏移的趨勢(shì)，這也從另一側(cè)面驗(yàn)證了所提方法的正確性與可靠性。為了進(jìn)一步探究反射和透射系數(shù)譜在應(yīng)力影響下的變化規(guī)律，計(jì)算1 mm厚鋁板在不同應(yīng)力下的反射系數(shù)。聲波斜入射角θ為10°，頻率范圍取0～10 MHz。圖4為鋁板沿水平方向單軸施加不同拉應(yīng)力的頻譜。由圖可見，隨著拉應(yīng)力的增大，反射/透射系數(shù)頻譜有向左偏移的趨勢(shì)；但在低頻區(qū)間反射/透射系數(shù)頻譜偏移量很小，表明該區(qū)間聲彈效應(yīng)較弱，受頻率影響較小，不適于用聲彈性測(cè)量應(yīng)力；在高頻區(qū)間聲彈效應(yīng)較強(qiáng)，反射/透射系數(shù)頻譜有明顯的變化，較為適于用聲彈性測(cè)量應(yīng)力。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3045856