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近表面层黏性模量梯度变化的复合平板中激光热弹激发声表面波的传播特性

管义钧 孙宏祥 袁寿其 葛勇 夏建平

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近表面层黏性模量梯度变化的复合平板中激光热弹激发声表面波的传播特性

管义钧, 孙宏祥, 袁寿其, 葛勇, 夏建平

Propagation characteristics of laser-generated surface acoustic waves in composite plate with gradient changes of near-surface viscous moduli

Guan Yi-Jun, Sun Hong-Xiang, Yuan Shou-Qi, Ge Yong, Xia Jian-Ping
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  • 考虑复合平板近表面层的黏性模量变化特性,建立激光在复合平板中热弹激发声表面波的有限元模型,系统研究复合平板中声表面波的传播特性,并讨论近表面层的黏性模量、厚度与Lam常数对声表面波衰减特性的影响,在此基础上,结合理论计算的色散与衰减曲线对声表面波传播特性进行验证.本研究为激光超声技术无损评估复合平板近表面层的力学性能提供理论指导,同时也为研究复合平板表面微裂纹问题提供可行性思路.
    Taking into account the gradient change of the near-surface viscous property, we develop a finite element model of laser-generated surface acoustic wave in composite plate. The propagation characteristics of the surface acoustic wave in the composite plate are studied in detail, and the influences of the near-surface viscous modulus, thickness, and Lam constant on the attenuation characteristics of the surface acoustic wave are discussed. In addition, the propagation characteristics of the surface acoustic wave are verified by the theoretical calculations of the dispersion and attenuation curves. The results show that the near-surface viscous modulus and thickness are related to the attenuations of the surface shear wave and the Rayleigh wave, but have no influence on the propagation velocity. Furthermore, the imaginary part of the Lam constant has great influence on the attenuations of the surface shear wave and the Rayleigh wave, whereas the imaginary part of has no effect on the attenuation characteristics of the two waves, which indicates that the attenuation of the surface acoustic wave is related to the near-surface shear viscous modulus. The study gives theoretical basis for evaluating the near-surface mechanical properties of the composite plates by the laser ultrasound technique. Besides, it provides a feasible way to study the surface micro-cracks on the composite plates.
      通信作者: 孙宏祥, jsdxshx@ujs.edu.cn;Shouqiy@ujs.edu.cn ; 袁寿其, jsdxshx@ujs.edu.cn;Shouqiy@ujs.edu.cn
    • 基金项目: 国家自然科学重点基金(批准号:51239005)、国家自然科学基金(批准号:11404147)、江苏省自然科学基金(批准号:BK20140519)、中国博士后基金(批准号:2015M571672)、江苏大学高级人才基金(批准号:13JDG106)和江苏大学青年骨干教师培养工程资助的课题.
      Corresponding author: Sun Hong-Xiang, jsdxshx@ujs.edu.cn;Shouqiy@ujs.edu.cn ; Yuan Shou-Qi, jsdxshx@ujs.edu.cn;Shouqiy@ujs.edu.cn
    • Funds: Project supported by the Major Program of National Natural Science Foundation of China (Grant No. 51239005), the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 11404147), the Natural Science Foundation of Jiangsu Province of China (Grant No. BK20140519), the China Postdoctoral Science Foundation (Grant No. 2015M571672), the Research Fund for Advanced Talents of Jiangsu University, China (Grant No. 13JDG106), and the Training Project of Young Backbone Teachers of Jiangsu University, China.
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出版历程
  • 收稿日期:  2016-06-07
  • 修回日期:  2016-08-18
  • 刊出日期:  2016-11-05

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