基于空耦超聲導(dǎo)波的粘接結(jié)構(gòu)檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、現(xiàn)今，粘接結(jié)構(gòu)在諸如航空航天制造、汽車(chē)制造等行業(yè)中起著重要的作用，它使多層同種或不同材料粘接結(jié)合成一個(gè)統(tǒng)一的受力結(jié)構(gòu)，常常成為工業(yè)部件的重要組成部分。同時(shí)相應(yīng)的無(wú)損檢測(cè)方法也不斷被提出，以保持組件的質(zhì)量。超聲波檢測(cè)技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于粘接結(jié)構(gòu)的檢測(cè)當(dāng)中。但在使用常規(guī)超聲檢測(cè)時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)存在存在一定的局限性，超聲檢測(cè)通常必須人工操作，難以實(shí)現(xiàn)智能化，同時(shí)必須使用耦合劑，一些耦合劑的使用可能會(huì)對(duì)某些特殊材料產(chǎn)生危害。在工業(yè)制造的生產(chǎn)線的檢驗(yàn)過(guò)

2、程中，這些局限會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)生產(chǎn)線檢測(cè)的速度。為了解決這些限制，進(jìn)行了空氣耦合超聲導(dǎo)波技術(shù)在粘接結(jié)構(gòu)得應(yīng)用研究。由于空耦超聲檢測(cè)是一個(gè)真正意義上的非接觸式測(cè)試方法，以空氣為媒介耦合，去除了耦合劑的使用這一步驟，因此該新型的耦合技術(shù)加快了檢測(cè)速率，使工業(yè)檢測(cè)智能化成為可能。但是如何使用空氣耦合超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)對(duì)粘接結(jié)構(gòu)進(jìn)行缺陷檢測(cè)，仍是汽車(chē)工業(yè)中的一個(gè)難題。本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了該技術(shù)對(duì)粘接結(jié)構(gòu)檢測(cè)的可行性，并對(duì)影響檢測(cè)結(jié)果的相關(guān)因素進(jìn)行仿真

3、分析，找到如最佳檢測(cè)模式、入射角以及傳感器與被檢試件間距離等具體環(huán)境中合適的粘接結(jié)構(gòu)檢測(cè)條件。
　　本文采用有限元仿真模擬與真實(shí)空氣耦合設(shè)備檢驗(yàn)相結(jié)合的方式對(duì)空氣耦合超聲技術(shù)在粘接結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。仿真過(guò)程中，首先利用超聲檢測(cè)仿真軟件CIVA計(jì)算得到單鋁板和兩種粘接結(jié)構(gòu)的色散曲線，以分析在被檢試件中產(chǎn)生的不同模式的導(dǎo)波特性。再通過(guò)COMSOL仿真模擬空耦超聲導(dǎo)波檢測(cè)的過(guò)程，以觀測(cè)檢測(cè)過(guò)程中發(fā)生的物理現(xiàn)象。在COMSOL仿真階

4、段，先通過(guò)對(duì)參考模型的建立與對(duì)比分析，得到正確的空耦檢測(cè)模型，并在單鋁板結(jié)構(gòu)中進(jìn)行了測(cè)試。再使用200kHz普通探頭對(duì)理論粘接結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，研究在該條件下入射角、傳感器和被檢試件間距離對(duì)接收信號(hào)的影響，從而找到最佳的檢測(cè)條件。在最佳檢測(cè)條件下，接收器接收到的信號(hào)清晰，幅值最大。通過(guò)同樣的仿真模型，再次得到了500kHz聚焦探頭對(duì)實(shí)際粘接結(jié)構(gòu)進(jìn)行導(dǎo)波檢測(cè)的最佳檢測(cè)條件，并在實(shí)際測(cè)試中，使用同樣的500kHz聚焦探頭對(duì)粘接結(jié)構(gòu)的檢測(cè)，將所得