Кратък преглед на литературата по ултразвукова диагностика на композитни материали

Проблемът с диагностицирането на композитни материали въз основа на действителното им състояние е много спешен, тъй като структурните дефекти, възникнали по време на производството и по време на работа, могат значително да намалят якостта на материала [100]. Поради това е от особено значение да се разработят неразрушаващи диагностични методи, които дават възможност да се контролира не само производствения процес, но и промените в структурата на композита по време на експлоатацията на продуктите.

Композитните вещества подлежат на стареене, т.е. техните свойства (например еластични модули) се променят с течение на времето под действието на натоварвания. Модулите могат да се променят до 20-25% от първоначалните им стойности. Следователно, за да се контролира процесът на стареене, е необходимо правилно и точно да се измерват еластичните характеристики на композитите. Стандартните механични методи за изследване на еластичните свойства на такива среди обаче не са много ефективни поради тяхната обемност. Тъй като еластичните модули на твърдите тела еднозначно определят фазовите скорости на акустичните вълни, препоръчително е да се използват по-точни ултразвукови методи за измерване на модулите. .

Многократно са провеждани експериментални изследвания на еластичните характеристики на композитите. В статии [101, 102] е използвана стандартната техника на потапяне. Показано е, че в композити от такава структура, когато акустична вълна се разпространява в посока к, има една квази-надлъжна и две квази-напречни вълни. Въпреки това, както е посочено в [103], тази измервателна техника, използваща пиезоелектрични ултразвукови източници, има значителни недостатъци. Поради факта, че отклонението на вектора на вълната от вектора на лъча в 1-D g/e композити може да достигне 40-45 градуса, тази схема за измерване налага значителни ограничения върху максималната дебелина на изследваните проби поради страничния дрейф на ултразвуковия (US) лъч. Техниката на потапяне се основава на измерване на закъснението във времето между референтния звуков сигнал, преминал през потапящата среда и изследвания сигнал, преминал през пробата. Следователно е необходимо импулсите на квази-надлъжните и квази-напречните вълни да бъдат разделени във времето. Това от своя страна ограничава минималната дебелина на пробите. Както е показано в [103], допустимата дебелина може да варира само в рамките на няколко милиметра.

В [104-107] е използвана друга техника за измерване на фазовите скорости на акустичните вълни в 1-D водноелектрически композити. Той се основава на измерване на коефициента на двойно отражение на ултразвукови вълни от повърхността на композита в посока напред и назад (след отражение от цилиндричната стена на клетката). Експерименталните резултати бяха представени под формата на зависимости на коефициентите на отражение от ъгъла на падане на акустичните вълни върху повърхността на пробите в различни секции на композита и зависимостите на фазовите скорости на ултразвуковите вълни в същите оси и в същите раздели, преизчислени от тези данни. Първата от споменатите зависимости обаче имаше силно неправилна структура, което можеше да се обясни само с голяма грешка в измерванията. Освен това промяната в ъгловия спектър, дължаща се на отражение от цилиндричната повърхност, прави тълкуването на резултатите от двойното отражение на ултразвука от пробата неясно.