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三层介质超声谐振模式随材料和界面粘接性能变化的演变规律

刘婧 徐卫疆 胡文祥

三层介质超声谐振模式随材料和界面粘接性能变化的演变规律

刘婧, 徐卫疆, 胡文祥
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  • 在用超声波谐振对粘接材料的粘接强度进行无损评估时, 不同模式对粘接强度的敏感程度受到众多因素和参数的影响, 对检测结果的可靠性至关重要. 基于多层介质中声传播和界面弱粘接边界条件的理论模型, 将一个上下非对称的金属-粘接剂-金属三层结构的平面波反射系数函数中的谐振模式看作是上下铝金属层各自的Lamb波频散模式通过夹心粘接剂层相互耦合后叠加组成. 改变影响结构粘接强度的因素, 即粘接剂的性能参数(声阻抗、密度、厚度)和界面切向劲度系数kt来分析三层结构谐振模式耦合方式的变化,得出结论: 粘接结构粘接性能的变化基本上不改变与被粘铝层相关的固有部分的Lamb波模式, 而它们的耦合模式则在谐振频率上产生平移并会与固有模式进行交换和替代; 不同参数的变化引起的模式演变有各自的规律, 大多可彼此区分.
      通信作者: 胡文祥, wxhu@tongji.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学基金(批准号: 11374230)和国家自然科学基金重点项目(批准号: 10834009) 资助的课题.
    [1]

    Maeva E, Severina I, Bondarenko S, Chapman G, O'Neill B, Severin F, Maev R G 2004 Can. J. Phys. 82 981

    [2]

    Li M X 2009 10000 Selected Problems in Sciences: Physics (Beijing: Science Press) p356 (in Chinese) [李明轩 2009 10000个科学难题 物理学卷 (北京: 科学出版社) 第356页]

    [3]

    Awaja F, Gilbert M, Kelly G, Fox B, Pigram P J 2009 Prog. Polym. Sci. 34 948

    [4]

    Baik J M, Thompson R B 1984 J. Nondestr. Eval. 4 177

    [5]

    Titov S A, Maev R G, Bogachenkov A N 2008 Ultrasonics 48 537

    [6]

    Zhou H M, Liu G W 2012 Measurement 45 1414

    [7]

    Pilarski A, Rose J L 1988 J. Appl. Phys. 63 300

    [8]

    Pilarski A, Rose J L 1988 NDT International 21 241

    [9]

    Vine K, Cawley P, Kinloch A J 2002 NDT & E Int. 35 241

    [10]

    Drinkwater B, Cawley P 1997 Ultrasonics 35 479

    [11]

    Baltazar A, Wang L, Xie B, Rokhlin S I 2003 J. Acoust. Soc. Am. 114 1424

    [12]

    Leiderman R, Braga A M B, Barbone P E 2005 J. Acoust. Soc. Am. 118 2154

    [13]

    Belloncle V V, Rousseau M, Terrien N 2007 NDT & E Int. 40 419

    [14]

    Akker S, Arman J 1997 Ultrasonics 35 287

    [15]

    Pilarski A, Rose J L 1992 J. Nondestr. Eval. 11 237

    [16]

    Singher L, Segal Y, Segal E, Shamir J 1994 J. Acoust. Soc. Am. 96 2497

    [17]

    Xu P C, Datta S K 1990 J. Appl. Phys. 67 6779

    [18]

    Karpur P, Kundu T, Ditri J J 1999 Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation (Vol. 18A-18B) (NewYork: Springer US) 18 pp1533-1542

    [19]

    Castaings M 2014 Ultrasonics 54 1760

    [20]

    Ren B, Lissenden C J 2013 Int. J. Adhes. Adhes. 45 59

    [21]

    Gao G J, Deng M X, Li M L, Liu C 2015 Acta Phys. Sin. 64 224301 (in Chinese) [高广健, 邓明晰, 李明亮, 刘畅 2015 物理学报 64 224301]

    [22]

    Zhang R, Wan M X, Cao W W 2000 Acta Phys. Sin. 49 1297 (in Chinese) [张锐, 万明习, Cao Wen-Wu 2000 物理学报 49 1297]

    [23]

    Vinh P C, Giang P T H 2011 Wave Motion 48 647

    [24]

    Bar-Cohen Y, Mal A K, Lih S S 1993 Materials Evaluation 51 1285

    [25]

    Rokhlin S I, Wang W 1989 J. Acoust. Soc. Am. 86 1876

    [26]

    Liang K K, Kino G S, Khuri-Yakub B T 1985 IEEE Trans. Sonics. Ultrason. 32 213

    [27]

    X W J, Ourak M 1997 NDT & E Int. 30 75

    [28]

    X W J, Ourak M, Lematre M, Bourse G 2000 AIP Conference Proceedings Montreal, Canada, July 25-30, 1999 p1183

    [29]

    Bourse G, X W J, Mouftiez A, Vandevoorde L, Ourak M 2012 NDT {& E Int. 45 22

    [30]

    Liu J, Xu W J, Hu W X, Ourak M, Dubois A 2015 Chin. Phys. Lett. 32 124303

    [31]

    Thomson W T 1950 J. Appl. Phys. 21 89

    [32]

    Lowe M J S 1995 IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 42 525

    [33]

    Rokhlin S I, Wang Y J 1991 J. Acoust. Soc. Am. 89 503

    [34]

    Rokhlin S I, Wang L 2002 J. Acoust. Soc. Am. 112 822

    [35]

    Chimenti D E, Rokhlin S I 1990 J. Acoust. Soc. Am. 88 1603

    [36]

    Crom B L, Castaings M 2010 J. Acoust. Soc. Am. 127 2220

  • [1]

    Maeva E, Severina I, Bondarenko S, Chapman G, O'Neill B, Severin F, Maev R G 2004 Can. J. Phys. 82 981

    [2]

    Li M X 2009 10000 Selected Problems in Sciences: Physics (Beijing: Science Press) p356 (in Chinese) [李明轩 2009 10000个科学难题 物理学卷 (北京: 科学出版社) 第356页]

    [3]

    Awaja F, Gilbert M, Kelly G, Fox B, Pigram P J 2009 Prog. Polym. Sci. 34 948

    [4]

    Baik J M, Thompson R B 1984 J. Nondestr. Eval. 4 177

    [5]

    Titov S A, Maev R G, Bogachenkov A N 2008 Ultrasonics 48 537

    [6]

    Zhou H M, Liu G W 2012 Measurement 45 1414

    [7]

    Pilarski A, Rose J L 1988 J. Appl. Phys. 63 300

    [8]

    Pilarski A, Rose J L 1988 NDT International 21 241

    [9]

    Vine K, Cawley P, Kinloch A J 2002 NDT & E Int. 35 241

    [10]

    Drinkwater B, Cawley P 1997 Ultrasonics 35 479

    [11]

    Baltazar A, Wang L, Xie B, Rokhlin S I 2003 J. Acoust. Soc. Am. 114 1424

    [12]

    Leiderman R, Braga A M B, Barbone P E 2005 J. Acoust. Soc. Am. 118 2154

    [13]

    Belloncle V V, Rousseau M, Terrien N 2007 NDT & E Int. 40 419

    [14]

    Akker S, Arman J 1997 Ultrasonics 35 287

    [15]

    Pilarski A, Rose J L 1992 J. Nondestr. Eval. 11 237

    [16]

    Singher L, Segal Y, Segal E, Shamir J 1994 J. Acoust. Soc. Am. 96 2497

    [17]

    Xu P C, Datta S K 1990 J. Appl. Phys. 67 6779

    [18]

    Karpur P, Kundu T, Ditri J J 1999 Review of Progress in Quantitative Nondestructive Evaluation (Vol. 18A-18B) (NewYork: Springer US) 18 pp1533-1542

    [19]

    Castaings M 2014 Ultrasonics 54 1760

    [20]

    Ren B, Lissenden C J 2013 Int. J. Adhes. Adhes. 45 59

    [21]

    Gao G J, Deng M X, Li M L, Liu C 2015 Acta Phys. Sin. 64 224301 (in Chinese) [高广健, 邓明晰, 李明亮, 刘畅 2015 物理学报 64 224301]

    [22]

    Zhang R, Wan M X, Cao W W 2000 Acta Phys. Sin. 49 1297 (in Chinese) [张锐, 万明习, Cao Wen-Wu 2000 物理学报 49 1297]

    [23]

    Vinh P C, Giang P T H 2011 Wave Motion 48 647

    [24]

    Bar-Cohen Y, Mal A K, Lih S S 1993 Materials Evaluation 51 1285

    [25]

    Rokhlin S I, Wang W 1989 J. Acoust. Soc. Am. 86 1876

    [26]

    Liang K K, Kino G S, Khuri-Yakub B T 1985 IEEE Trans. Sonics. Ultrason. 32 213

    [27]

    X W J, Ourak M 1997 NDT & E Int. 30 75

    [28]

    X W J, Ourak M, Lematre M, Bourse G 2000 AIP Conference Proceedings Montreal, Canada, July 25-30, 1999 p1183

    [29]

    Bourse G, X W J, Mouftiez A, Vandevoorde L, Ourak M 2012 NDT {& E Int. 45 22

    [30]

    Liu J, Xu W J, Hu W X, Ourak M, Dubois A 2015 Chin. Phys. Lett. 32 124303

    [31]

    Thomson W T 1950 J. Appl. Phys. 21 89

    [32]

    Lowe M J S 1995 IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control 42 525

    [33]

    Rokhlin S I, Wang Y J 1991 J. Acoust. Soc. Am. 89 503

    [34]

    Rokhlin S I, Wang L 2002 J. Acoust. Soc. Am. 112 822

    [35]

    Chimenti D E, Rokhlin S I 1990 J. Acoust. Soc. Am. 88 1603

    [36]

    Crom B L, Castaings M 2010 J. Acoust. Soc. Am. 127 2220

  • [1] 苑博, 税国双, 汪越胜. 循环温度疲劳作用下粘接界面损伤的非线性超声评价. 物理学报, 2018, 67(7): 074302. doi: 10.7498/aps.67.20172265
    [2] 倪龙, 陈晓. 基于频散补偿和分数阶微分的多模式兰姆波分离. 物理学报, 2018, 67(20): 204301. doi: 10.7498/aps.67.20180561
    [3] 王汝佳, 吴士平, 陈伟. 热粘弹波在变温非均匀合金熔体中的传播. 物理学报, 2019, 68(4): 048101. doi: 10.7498/aps.68.20181923
    [4] 彭景翠. 含铂卤素桥接混合价化合物的掺杂与电导. 物理学报, 1991, 40(1): 109-116. doi: 10.7498/aps.40.109
    [5] 彭景翠. 吡嗪桥接混合价二聚体中的光吸收. 物理学报, 1991, 40(6): 862-869. doi: 10.7498/aps.40.862
    [6] 方建士, 章定国. 旋转内接悬臂梁的刚柔耦合动力学特性分析. 物理学报, 2013, 62(4): 044501. doi: 10.7498/aps.62.044501
    [7] 李焜, 方世良, 安良. 基于频散特征的单水听器模式特征提取及距离深度估计研究. 物理学报, 2013, 62(9): 094303. doi: 10.7498/aps.62.094303
    [8] 肖 夏, 姚素英, 尤学一. 表征超大规模集成电路互连纳米薄膜硬度特性的声表面波的频散特性. 物理学报, 2007, 56(4): 2428-2433. doi: 10.7498/aps.56.2428
    [9] 朱 成, 朱鸿茂, 郑伟花, 黄忠文. 运动界面上反射超声散斑空间运动的研究. 物理学报, 2004, 53(8): 2614-2620. doi: 10.7498/aps.53.2614
    [10] 李富才, 孟 光. 窄频带Lamb波频散特性研究. 物理学报, 2008, 57(7): 4265-4272. doi: 10.7498/aps.57.4265
    [11] 刘启能, 刘沁. 固-固无限周期声子晶体中SH波全反射隧穿的谐振理论. 物理学报, 2013, 62(4): 044301. doi: 10.7498/aps.62.044301
    [12] 蔡 力, 韩小云. 二维声子晶体带结构的多散射分析及解耦模式. 物理学报, 2006, 55(11): 5866-5871. doi: 10.7498/aps.55.5866
    [13] 颜志猛, 王静, 郭健宏. Majorana零模式的电导与低压振荡散粒噪声. 物理学报, 2018, 67(18): 187302. doi: 10.7498/aps.67.20172372
    [14] 赵泽宇, 刘晋侨, 李爱武, 牛立刚, 徐颖. 基于微腔-抗反射谐振杂化模式的吸收增强型有机太阳能电池的理论研究. 物理学报, 2016, 65(24): 248801. doi: 10.7498/aps.65.248801
    [15] 赵玉芝, 冷忠昂. 反铁磁体中电磁振荡的频散和衰减. 物理学报, 1962, 83(3): 167-174. doi: 10.7498/aps.18.167
    [16] 周聪, 王庆良. 考虑频散效应的一维非线性地震波数值模拟. 物理学报, 2015, 64(23): 239101. doi: 10.7498/aps.64.239101
    [17] 郑大昉, 刘有延, 朱主祥. 一维介观系统的隧道电流零频散粒噪声谱密度. 物理学报, 1999, 48(2): 302-313. doi: 10.7498/aps.48.302
    [18] 杜启振;, 杨慧珠. 线性黏弹性各向异性介质速度频散和衰减特征研究. 物理学报, 2002, 51(9): 2101-2108. doi: 10.7498/aps.51.2101
    [19] 东蕊, 刘成成, 蔡勋兵, 邵留磊, 李博艺, 他得安. 超声背散射骨质评价中的频散衰减测量与补偿. 物理学报, 2019, 68(18): 184301. doi: 10.7498/aps.68.20190599
    [20] V. G. Syromyatnikov, N. K. Pleshanov, 黄朝强, 陈 波, 李新喜. CoFe/TiZr多层膜材料界面结构与性能的极化中子反射研究. 物理学报, 2008, 57(1): 364-370. doi: 10.7498/aps.57.364
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-10-08
  • 修回日期:  2015-12-07
  • 刊出日期:  2016-04-05

三层介质超声谐振模式随材料和界面粘接性能变化的演变规律

  • 1. 同济大学声学研究所, 上海 200092;
  • 2. Institut d'Electronique de Microélectronique et de Nanotechnologie UMR CNRS 8520, Département Opto-Acousto-Electronique, Université de Valenciennes, Valenciennes 59313, France
  • 通信作者: 胡文祥, wxhu@tongji.edu.cn
    基金项目: 

    国家自然科学基金(批准号: 11374230)和国家自然科学基金重点项目(批准号: 10834009) 资助的课题.

摘要: 在用超声波谐振对粘接材料的粘接强度进行无损评估时, 不同模式对粘接强度的敏感程度受到众多因素和参数的影响, 对检测结果的可靠性至关重要. 基于多层介质中声传播和界面弱粘接边界条件的理论模型, 将一个上下非对称的金属-粘接剂-金属三层结构的平面波反射系数函数中的谐振模式看作是上下铝金属层各自的Lamb波频散模式通过夹心粘接剂层相互耦合后叠加组成. 改变影响结构粘接强度的因素, 即粘接剂的性能参数(声阻抗、密度、厚度)和界面切向劲度系数kt来分析三层结构谐振模式耦合方式的变化,得出结论: 粘接结构粘接性能的变化基本上不改变与被粘铝层相关的固有部分的Lamb波模式, 而它们的耦合模式则在谐振频率上产生平移并会与固有模式进行交换和替代; 不同参数的变化引起的模式演变有各自的规律, 大多可彼此区分.

English Abstract

参考文献 (36)

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