陈越超 ， 杨辰龙， 周晓军， 郑慧峰

(1.浙江大学 流体动力与机电系统国家重点实验室，杭州　3100272；2.中国计量学院 计量测试工程学院，杭州　310018)

基于反射系数建模的层状CFRP超声共振特性研究

陈越超1， 杨辰龙1， 周晓军1， 郑慧峰2

(1.浙江大学 流体动力与机电系统国家重点实验室，杭州3100272；2.中国计量学院 计量测试工程学院，杭州310018)

对层状碳纤维复合材料(CFRP)超声反射系数进行建模并研究超声波在CFRP内的共振特性。首先建立了声波在多层介质中传播时的反射系数频响模型;在此基础上对多层CFRP反射系数频域响应进行数值计算并对反射系数频响随CFRP层数的变化特征进行分析;结果表明使用中心频率接近层状CFRP固有共振频率的超声探头进行检测时，超声波在层状CFRP中将产生共振现象;在CFRP层数较少时，共振结构噪声中会夹杂其他频率的信号成分。随着CFRP层数增加，共振结构噪声在信号共振区域的占比将会提高;当CFRP层数增加到一定数量后，共振结构噪声将只在离超声波入射表面较近的区域出现;随着超声波远离入射表面，共振结构噪声将逐渐消失。最后对薄板型CFRP和厚截面CFRP的实验信号进行分析，得到的实验结果和数值计算结果相一致。

碳纤维复合材料；超声脉冲反射信号；反射系数；频域响应；共振

碳纤维复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP)由于其质量轻、抗热冲击性能好、比强度和比弹性模量高等特点，在航空航天领域得到了广泛的应用[1-2]。CFRP在生产和使用过程中难免会产生各种微观缺陷[3-4]。……