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复合结构界面粘接强度的声—超声评价研究
发布时间:2011-9-5   浏览次数:2946次

复合结构界面粘接强度的声—超声评价研究

邓明晰*

(后勤工程学院,400016,重庆)

                                                                                                                                                            

  

摘要  基于Ritec-SNAP测量系统建立了声—超声技术实验系统分析了在声—超声技术评价过程中用声信号的幅频特性及应力波因子表征复合结构界面粘接强度的可行性。用粘接层的固化过程模拟复合粘接板粘接强度的变化过程,以粘接层的固化时间作为粘接强度的间接表征参量,借助于已建立的实验系统对复合结构粘接强度的评价问题进行了实验研究。实验结果表明,应力波因子与反映界面粘接强度的粘接层固化时间呈单调对应关系,且不同固化时期的应力波因子存在明显的区分特性,表明用应力波因子评价复合结构的界面粘接强度具有可行性。

关键词 复合结构,粘接强度,声—超声技术,应力波因子

Nondestructive evaluation of adhesive strength of composite structures using an acousto-ultrasonic approach

Deng Mingxi

(Logistics Engineering University, 400016, Chongqing)

Abstract On the basis of Ritec-SNAP measurement system, the experimental set-up using an acousto-ultrasonic approach has been established. This paper analyzes the feasibility of using the amplitude-frequency relations of the ultrasonic signals and the stress wave factor (SWF) to characterize the adhesive strength of composite structures. The solidifying process of adhesive layer has been used to simulate the change process of adhesive strength of composite structures. The adhesive strength, represented by the solidifying time of adhesive layer, of the joint layer has been experimentally studied with the established set-up. The experimental results show that there is a monotony relation between the SWF and the solidifying time of adhesive layer, and that the SWF value is quite different in different solidifying period. It is concluded that the SWF may be used to evaluate the adhesive strength of composite structures.

Key words Composite structure, Adhesive strength, Acousto-ultrasonic approach, Stress wave factor

1 引 言

在实际应用中广泛涉及复合粘接结构,对界面粘接强度的准确评价直接影响到复合结构的有效使用。粘接强度是指单位面积上能承受的最大破坏力,主要取决于粘接层的内聚强度和界面粘附强度[1]。采用超声方法不能直接测出粘接强度,但可对粘接层的弹性模量、声衰减和层厚等物理量进行测量,粘接强度与这些物理量之间存在一定的内在关系,通过对其进行测量可间接反映出界面的粘接强度。

一般说来,影响界面粘接强度的因素非常复杂,粘接层的层厚及弹性力学性质均可对其产生影响。由Vary等人[2-4]提出的声—超声(A-U)技术作为一种检测手段,在界面粘接质量的评价与检测方面具有重要的应用价值[5,6]。本文拟采用声—超声技术方法对铝板—粘接层—铝板的粘接强度评价问题进行实验研究,期望建立起粘接强度与应力波因子(SWF)之间的对应关系。如果能够确定粘接强度与SWF之间的对应关系,通过测量SWF即可了解相应的粘接强度,从而达到以SWF作为评价参量对复合结构粘接强度进行无损评价的目的。

在实验过程中,粘接层的固化过程模拟复合结构粘接强度的变化过程。用粘接剂对板材进行粘接且粘接结构固化定位(板材的相对位置保持固定不变)之后,粘接强度与粘接层固化时间之间存在单调对应关系,粘接强度随固化时间的增加而逐渐增大并趋于一个饱和值(最高强度)[7]。为便于实验考察粘接强度与SWF之间的对应关系,在复合粘接结构固化定位之后,以粘接层的固化时间作为间接表征粘接强度的参量。在此情形之下,研究粘接强度与SWF的对应关系就变成了研究粘接层固化时间与SWF的对应关系。

 

 

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