王兴国， 吴文林， 陈正林， 吴南星

(景德镇陶瓷大学 机械电子工程学院, 江西 景德镇 333403)



空气耦合超声斜入射均匀弹性层状介质材料的传播特性

王兴国， 吴文林， 陈正林， 吴南星

(景德镇陶瓷大学 机械电子工程学院, 江西 景德镇 333403)

针对空气耦合超声非接触、无损伤技术在均匀弹性层状介质材料中应用缺少相关理论依据的问题，从波动方程入手，利用传递矩阵法及声波气体与固体边界条件研究了空气耦合超声波以不同的入射角和检测频率在均匀弹性层状介质中的声传播规律，建立了基于空气耦合的均匀层状弹性材料检测方法。模拟结果表明：斜入射时，透射系数分布呈现多模式形态；当入射角超过横波临界入射角时，发生全反射现象；随着检测频率的逐渐增大，入射临界角逐渐变小；随着声入射角逐渐增大，截止声波频率与介质厚度积也逐渐增大。实验验证表明，实验结果与数值模拟结果基本吻合。

材料检测与分析技术； 空气耦合; 波动方程; 透射系数; 均匀弹性； 层状介质

0 引言

随着材料科学技术的发展，各种先进高性能材料已广泛应用于电站锅炉、航天航空、石油管道等许多军事和民用领域[1-2]，由于高温、疲劳损伤以及材料老化等各种恶劣环境不利因素的影响，材料的力学性能将不可避免发生退化[3]。这些都会影响到材料的安全性和可靠性。因此研究关键零部件力学性能的检测就显得尤为重要。

目前，测量材料力学性能方法大致可以归类为有损检测法和无损检测方法。……