摘要：本课题主要研究固-固连接界面的激光超声波的传播特征，深入理解激光激发超声波的过程和机理以及超声波传播的基本机制。通过阅读相关文献，本文概述了近年来激光超声机理的国内外研究现状，在此基础上激光激发的界面波研究及应用现状以及弱连接界面的理论模型，为激光超声用于弱连接界面的无损检测提供理论基础。
关键词：界面波，弹簧模型，界面特性，弱连接界面，界面效应
一．引言
激光超声方法是一种无损的检测新技术，目前激光超声技术在实际工业检测上应用还很少,其原因除了激光在复杂结构材料和新型功能材料中激发超声波的过程较为复杂外,主要原因是在实际应用中由于空气,水等流体的存在,激光激发的超声波不再是波和波,而固-固界面上的泄漏波和泄漏波,而关于激光激发的泄漏波的理论和实验研究还十分薄弱。因此,解决激光与复杂结构、新型功能材料、固体材料相互作用问题,尤其是激光在固-固界面上激发泄漏波以及泄漏波的探测问题,是推进激光超声技术在工业检测上应用的关键所在。
二．正文
1.激光超声机理的国内外研究现状
激光超声现象最早于1963年被发现，美国加州大学的White[1]等人通过实验发现固体表面受到瞬时加热时，由于热膨胀导致表面运动从而产生弹性波。1967 年，Victorov[2]等人对激光超声中的表面波和Lamb波进行了理论分析并发现声表面波的反射波和透射波特性与缺陷特征有关，并提出了采用反射和透射系数来检测表面缺陷。之后 Calder[3]等人在 1978 年分别采用 Nd:Glass 激光器和干涉仪研究了圆柱形状中的超声波激发与检测，并对圆柱中的表面裂纹进行了检测。Achenbach[4]提出将激光热源简化为力源，采用傅立叶叠加法得到了脉冲激光辐照下的表面波波形。南京理工大学的许伯强[5]等人采用有限元方法研究了脉冲激光在层状材料中激发超声波的机理和传播规律，发现超声波是表面热源和体热源共同作用的结果，并利用时间-频率信号处理技术分析了声波的传播特征，通过神经网络算法反演了材料的参数。何跃娟[6]模拟了激光作用在圆管状金属材料上沿周向激发的表面波，发现厚圆管中生成的 Rayleigh 波在传播过程中发生了倒转现象，该声波特征和接收点与激发点之间的角度有关。沈中华教授[7]等通过有限元方法分析了板状材料表面的超声信号传播特性，并分别对超声信号在单层和双层材料中的传播特性进行分析。同济大学的冯湾湾[8]等,采用有限元法模拟了激光水平激发、垂直侧面接收的声传播及模式转换，分析激光激发超声波传播至垂直侧面时,侧面接收点在不同深度接收位移信号的变化情况。Bustamante Leslie[9]通过Lamb模式对铝和CFRP板进行混合激光和空气耦合超声缺陷检测提出了无损检测方法来识别金属和复合材料上的缺陷,并对各种系统和配置进行了测试并进行了比较，缺陷的实验值与测量值显示出良好的一致性。B.Dutton[10]等利用激光超声检测的方法，研究了Rayleigh波与不同角度裂纹之间的相互作用，发现反射系数和透射系数随裂纹角度和长度而变化明显。
2.激光激发的界面波特性研究
界面波是指能沿介质间传播的波，其波振幅在界面处具有最大值，随着与界面距离增大而以双曲正弦形式递减。理论上，界面波应该带有较多的界面特性信息，但这种波的激发和产生都比较困难。
沿界面层传播的波和界面层的无损检测：Jones等[11]最早研究了沿界面层传播的波, 将界面作具有等效刚度而没有厚度的界面层 , 结果发现界面波可能有一个、二个模式或没有，其存在条件和特征与界面层等效刚度有关，这为界面层的测量提供了理论根据。以后对这类问题展开的研究主要有Nafeh考虑了界面层惯性的影响[12];Mal[13]分析了考虑界面层时多层介质中的波导和Lamb波的特性;Li等[14]利用边界元法，分析了在两个1/4空间的界面层上Rayleigh波的反射与透射, 并指出拉伸剪切弹簧模型可以提供一个很好的近似结果，但弹簧刚度函数应该包含界面层的密度、入射波频率和角度等参量；Kitahara等[15]用边界元法研究了夹杂与基体以弹簧方式连接时的散射问题;Olsson等[16]用有限元和T矩阵法分析了夹杂与基体之间的弹性界面层对波散射的影响;Vasudeva[17]将界面层看作含有微孔的弹性介质研究了Lamb波的传播问题,这一模型无疑可以较精确地描述界面的损伤。Hilal[18]等发现粘弹性复合材料的均质化产生了长记忆效应，通过一阶Prony级数对延迟时间的计算谱进行近似，研究了具有长记忆效应的粘弹性复合材料中的波传播。波沿界面传播所表现出的特殊性质使得对界面的无损检测成为可能,这正是人们研究界面波动问题的真正目的。
以上是毕业论文文献综述，课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
