RTM/纺织复合材料微缺陷非线性声学评价的关键问题研究

拟就RTM/纺织复合材料微观缺陷的非线性声学评价的关键问题进行研究。RTM/纺织复合材料是一种各向异性和微结构都较为复杂的新型材料，微观孔隙是此类复合材料中普遍存在的问题。研究声波在其内部传播行为，是解决微缺陷评价的关键问题。针对RTM/纺织复合材料及其微结构特点，通过研究准连续聚焦入射声波在构件中的传播行为，通过对非线性声信息处理和非线性系数的测量，建立微缺陷与非线性系数的有机联系和评价方法。主要研究声波在RTM/纺织复合材料中传播行为、准连续聚焦声波激发信号特征和接收信号处理方法和孔隙缺陷的非线性声学评价方法。研究成果将为解决RTM/纺织复合材料的声学评价提供重要的理论基础和检测方法；所研究的RTM/纺织复合材料微缺陷非线性声学表征方法、准连续聚焦声波入射技术和信号处理技术对开展RTM/纺织复合材料超声无损检测研究、对促进我国RTM/纺织复合材料的应用具有重要意义。

RTM/纺织复合材料是一种各向异性和微结构都较为复杂的新型材料，微观孔隙是此类复合材料中普遍存在的问题。本项目就RTM/纺织复合材料微观缺陷的声学评价的关键问题开展了研究。..主要开展了以下内容的研究：.1、RTM/纺织复合材料声波传播特性。研究了超声非线性效应，讨论了超声非线性参数和微小缺陷的关系、研究了二阶、三阶、二分之一阶非线性参量的定义及表达式。.2、RTM/纺织复合材料微缺陷非线性超声评价方法研究。研究了不同孔隙含量样品的非线性效应，并测试了非线性系数，分析非线性系数的敏感性，选择更为敏感的参数评价孔隙微缺陷。.3、采用声波透射法搭建了实验测试系统，宽带接收方式测量基波和各次谐波的幅值，测试系统包括信号源、功率放大、信号调理、接收等单元，并研究了准连续激励波形、耦合方式、功放范围、激励电压幅值等因素对系统非线性响应的影响。..研究结果表明：.1、对比声速、声衰减和声阻抗等线性参量，非线性参量对微缺陷更为敏感，非线性系数的大小与孔隙率含量存在着良好的线性关系，非线性参量能够用于RTM/纺织复合材料孔隙率的评价。 .2、选择准连续激励的单频信号、信号幅值不大于500v、选用PZT晶片作发射接收换能器、使用固态耦合剂等，使得系统的非线性因素得到抑制，保证了非线性测试系统的可靠性和稳定性，性能可满足基本的非线性测试要求，多种途径制作的样品满足了具有典型孔隙含量的要求。 .3、二阶和三阶非线性系数对孔隙含量变化具有较好的一致性，且三阶非线性系数对微缺陷的变化更为敏感，相比于常用的高次谐波相对非线性系数，分谐波的非线性系数对孔隙含量的变化也有一定的评价能力。用金相等方法验证了非线性参量评价的准确性和可靠性。..展望：.1、非线性参量评价复合材料的孔隙微缺陷具有明显的优势，但测试系统的性能仍需改进和提高。.2、复合材料孔隙微缺陷的定量评价。