[发明专利]热障涂层结合强度的高阶非线性参数表征方法

摘要

本发明的目的是提供一种涂层结合强度的透射式纵波高阶非线性参数表征方法，用于检测涂层的结合强度，在航空航天等领域具有广泛的应用。本发明的涂层结合强度透射式纵波高阶非线性参数表征方法包括：根据透射式纵波的传播距离与被测材料声速确定激励信号的参数。高功率超声收发仪发射脉冲串信号，利用透射式纵波入射到热障涂层中，纵波与涂层与基体的结合界面处相互作用，产生高次谐波信号。实验过程中，记录涂层在不同状态下的非线性参数，与标准曲线比对，预测涂层的结合强度。

主权项

1.一种涂层结合强度的纵波高阶非线性参数表征方法，其特征在于：使用高频率超声收发仪产生脉冲波串信号，激励中心频率为f的超声纵波换能器，使用中心频率为2f的超声纵波换能器接收声波信号，绘制不同涂层的非线性参数与实际结合强度的关系曲线，用于检测涂层的结合强度；利用透射式纵波有限幅度法原理将超声波入射到热障涂层试件中，纵波与热障涂层和基体的结合界面处相互作用产生高次谐波成分，利用高次谐波幅值与二阶、三阶非线性超声系数检测与表征涂层结合强度的大小；由原子力间势能的非简谐性引起非线性连续体的一次应力与应变的关系表示为：式中，βn(n＝1,2,3·····)为非线性系数；则一维波动方程为：式中，ρ为介质密度，x为传播距离，t为时间，u为介质内位于x处质点的位移；联立(1)、(2)式，利用质点位移与应变的关系，并且忽略(1)式中三阶以上的高阶项，得到一维非线性超声波动方程：式中，c为介质中的波速；利用摄动法来获得近似解，将u(x,t)展成一系列幂级数：u(x,t)＝u0(x,t)+xu1(x,t)+···+xnun(x,t)    (4)应用摄动法，并在解的过程中忽略阶数大于三的高阶小量，得到(3)的近似解：从式(5)中可以得到基波A1与二次谐波、三次谐波的幅值：A1＝A    (6)由式(7)可推得非线性系数β1为：式(8)可得非线性系数β2为：