预应力薄板材料液固界面声反射/透射系数的声弹效应表征新方法

doi:10.3901/JME.2020.12.019

机械工程学报 ›› 2020, Vol. 56 ›› Issue (12): 19-25.doi: 10.3901/JME.2020.12.019

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预应力薄板材料液固界面声反射/透射系数的声弹效应表征新方法

宋国荣, 杜晓宇, 吕炎, 石雨宸, 张斌鹏, 何存富

北京工业大学机械工程与应用电子技术学院北京 100124

收稿日期:2019-07-13 修回日期:2020-02-18 出版日期:2020-06-20 发布日期:2020-07-14
通讯作者: 宋国荣(通信作者),女,1963年出生,博士,教授,硕士研究生导师。主要研究方向为智能仪器与虚拟仪器、计算机测试与控制技术、传感器及精密测量、无损检测新技术等。E-mail:grsong@bjut.edu.cn
作者简介:杜晓宇,男,1994年出生。主要研究方向为现代测控技术与方法,无损检测与健康评价。E-mail:dxy689874@163.com;吕炎,男,1985年出生,博士,副教授,硕士研究生导师。主要研究方向为声学显微镜技术、新型压电换能器、材料力学性能无损检测新技术等。E-mail:lvyan@bjut.edu.cn;石雨宸,男,1995年出生。主要研究方向为现代测控技术与方法,无损检测与健康评价。E-mail:shiyuchen2017@emails.bjut.edu.cn;张斌鹏,男,1991年出生。主要研究方向为现代测控技术与方法,无损检测与健康评价。E-mail:zhangbp@emails.bjut.edu.cn;何存富,男,1958年出生,博士,教授,博士研究生导师。主要研究方向为现代测控技术与方法、无损检测与健康评价、智能仪器与虚拟仪器技术等。E-mail:hecunfu@bjut.edu.cn
基金资助:
国家自然科学基金（11872082，51875010）和国家重点研发计划（2018YFF01012300）资助项目。

New Acoustoelastic Effect Characterization Method for Acoustic Reflection and Transmission Coefficient of Prestressed Thin Plate at Liquid-solid Interface

SONG Guorong, DU Xiaoyu, Lü Yan, SHI Yuchen, ZHANG Binpeng, HE Cunfu

College of Mechanical Engineering and Applied Electronics Technology, Beijing University of Technology, Beijing 100124

Received:2019-07-13 Revised:2020-02-18 Online:2020-06-20 Published:2020-07-14

摘要/Abstract

摘要： 针对材料性能参数受应力影响时，利用现有无应力状态下反射/透射系数求解方法，计算结果存在稳定性差和误差大等问题。基于声弹性理论，提出应力条件下反射/透射系数理论计算方法，应用于铝板的反射系数求解，结果与文献计算结果相吻合，表明方法正确、结果可靠。针对应力状态下各向同性单层板的反射/透射系数谱数值计算，基于相关系数分析不同应力对反射/透射系数的影响，研究结果表明，随着应力的增大，反射系数频谱和透射系数角度谱的相关系数幅值均逐渐减小，且与应力大小呈明显线性关系。研究成果为利用超声反射/透射系数表征材料应力状态提供了理论依据。

关键词: 声弹性效应, 反射/透射系数, 应力, 相关系数

Abstract: Whenthe current theories of reflection/transmission coefficients without stress are used, the elastic properties of material can be affected by stress, which may cause unstable result and large errors. The reflection/transmission coefficient of prestressed material is carried out based on acoustoelasticity. The reflection of aluminum plate is calculated and compared with the results of literature,so that verify the accuracy of the proposed method. The reflection/transmission coefficient of the isotropic plate is calculated.The influence of different stresses on the reflection/transmission coefficient is analyzed based on correlation coefficient. The results show that as the stress increases, the amplitude of reflection coefficient spectrum is reduced and has a linear relationship with the stress. This provides a basis for characterizing stress using reflection/transmission coefficients.

Key words: acoustoelasticeffect, reflection and transmission coefficients, stress, correlation coefficient

中图分类号:

TB52

宋国荣, 杜晓宇, 吕炎, 石雨宸, 张斌鹏, 何存富. 预应力薄板材料液固界面声反射/透射系数的声弹效应表征新方法[J]. 机械工程学报, 2020, 56(12): 19-25.

SONG Guorong, DU Xiaoyu, Lü Yan, SHI Yuchen, ZHANG Binpeng, HE Cunfu. New Acoustoelastic Effect Characterization Method for Acoustic Reflection and Transmission Coefficient of Prestressed Thin Plate at Liquid-solid Interface[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2020, 56(12): 19-25.

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预应力薄板材料液固界面声反射/透射系数的声弹效应表征新方法

New Acoustoelastic Effect Characterization Method for Acoustic Reflection and Transmission Coefficient of Prestressed Thin Plate at Liquid-solid Interface

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