弱粘接界面固-固界面波特性及与界面粘接性质关系数值研究

鞠昊男，胡文祥

(同济大学声学研究所，上海200092)

0 引 言

现代工业中，粘接结构被越来越多地应用于航空航天、汽车、土木等行业之中，然而由于制备过程不规范，使用过程中老化、疲劳等因素，粘接界面的粘接强度可能会降级，进而影响设备的正常使用并可能导致严重后果。长期以来，粘接界面性质如粘接强弱等的评价一直是难题。沿固-固界面传播的界面波能量局限在界面附近，界面特性，特别是界面粘接强度对界面波特性会产生明显影响。因此界面波方法非常适合固-固界面粘接强度的无损检测和评价。

将界面波用于粘接界面评价最早由 Claus等[1]在1979年提出。其研究显示斯通利波(Stoneley)界面波对界面条件极其敏感。作者通过对粘接表面进行粗糙度处理来增大界面粘接强度，发现粗糙度的增大使Stoneley界面波的衰减增大，该结果预示着Stoneley界面波的衰减等特性表征界面粘接强度的潜力。其后，Rokhlin等[2]利用透射界面波的速度变化与透射损失表征环氧薄层在两固体界面聚合过程中粘接强度的变化，为优化胶结剂固化条件探讨了一种可能的实时监测手段。1991年，Rokhlin等[3]针对固体间粘接薄层问题进行理论分析，认为粘接层厚度远小于声波波长时，可以忽略粘接层的厚度和质量，可直接以法向弹簧劲度系数Kn和切向弹簧劲度系数Kt来建立弹簧模型边界条件，表征界面粘接特性，本文以此为基础计算了Stoneley波频散特性及瞬态波形随Kt变化的规律。2018年，Li等[4]推导了多层板中界面波的特征方程，对理论计算的群速度与实验群速度进行比较，得到了较好的结果，证明了多层板中界面波的存在。……