杨海楠

（1.中国商用飞机有限责任公司北京民用飞机技术研究中心，北京，102211；2.民用飞机结构与复合材料北京市重点实验室，北京，102211）

引 言

弹性性能是材料力学性能中一项重要的指标，反映材料在弹性变形阶段的工作特性[1-2]。纵向应力与纵向应变的比例常数就是材料的弹性模量，是材料刚性的标志[3]。由于航空工业的特殊性，一些零部件为外部供应商提供，出于保密的原因无法获取具体材料参数，需要对其弹性模量进行测量，这对于结构状态监测结果的校准是至关重要的。

超声法是通过测量固体材料中两个模式的超声波声速，例如纵波和横波，推算出材料的弹性模量[4-5]。其原理是固体材料中超声波的声速与材料弹性模量、泊松比和密度具有固定关系，所以对已知密度材料的声速进行测量就可以计算出弹性模量[6-8]。利用超声法可以实现对弹性模量的无损、快速和高精度测量，适用范围广泛[9-11]。

目前国内外在固体材料声速测量方面采用的方法大多为单探头反射法或双探头穿透法［12-14］。对于纵波声速，可以通过测量超声波通过一定距离所需的时间来得到［15-16］。相较而言，横波声速的测量较为复杂。目前普遍应用的方法有两种，一种是利用纵波斜探头在圆弧形试块中产生纯横波，通过声程（圆弧形试块半径）和回波时间计算横波声速；另一种是利用横波直探头测量横波声速。圆弧形试块法需要额外制造试块，时间成本和材料成本高，当材料特性未知时就更加难以实现；……