傅里叶变换在玻璃钢复合材料胶接质量检测中的应用

发布时间：2020-12-23 00:59

　　通过对钢/玻璃钢的胶接质量的超声信号进行傅里叶变换并分析,发现超声波在钢里面产生了共振。因胶接良好时玻璃钢对超声信号的衰减使得其共振幅值要明显小于脱粘超声信号,再通过对比不同特征下的超声C扫描图像,发现只有在基频幅值下的超声C扫检测效果和常规超声C扫检测效果一致。因此可以通过超声幅-频曲线来评价钢/玻璃钢的胶接界面是否存在脱粘。 

【文章来源】：复合材料科学与工程. 2020年06期 北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

固体火箭发动机复合壳体

由于复合壳体为钢/玻璃钢的胶接结构,因此超声波在复合壳体中的传播符合超声波在多层结构复合材料中的传播特性,其传播模型可以通过图2模型来表示。其中:r1为钢的上表面;r2为钢和胶的胶接面;r3为胶和玻璃钢的胶接面;r4为玻璃钢的下表面。

式中:D为探头晶片直径;λ为聚苯乙烯中的超声波波长。通过计算得知超声近场区小于延时块的厚度,再采用8位100 MHz的采集卡采集胶接界面存在脱粘时的超声波时域波形,如图3所示,胶接良好时超声波时域波形如图4所示。不难发现在胶接良好的情况下,多次反射之后的超声波衰减程度明显要高于存在脱粘的情况。在超声时域波形中,相邻两个底波之间相差25个采样点,因此相邻两个底波时间间隔为250 ns,通过计算得知超声波在钢壳体中的传播速度为5360 m/s。同时在超声时域波形中发现超声波声压并不呈线性衰减,前几次胶接界面波反而越来越高,这是因为超声波在钢壳体中产生了共振。而超声波在钢壳体中产生共振的条件是钢壳体的厚度为超声波半波长的整数倍。通过计算得知在超声频率为4 MHz倍数的时候会在钢壳体中产生共振。虽然本文采用的是10 MHz的超声探头,但是由于超声探头频率具有一定的带宽,其中就包含了8 MHz的频率成分,因此超声波会在钢壳体中产生共振。图4 胶接良好超声时域波形

【参考文献】：
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本文编号：2932767