分別將兩個直徑為12.7mm(0.5in)的橫波換能器置于界面的兩端,并使其極化方向與接觸界面相垂直,對沿著接觸界面傳播的界面波速度進行了測量。一個換能器作為發射探頭激發出反對稱接觸界面波( Antisymmetric-mode Contact In-terface Wave)(以后簡稱A型CIW或CIW),由另一個換能器接收。同樣將最小壓力下(0.07MPa)的瑞利波作為參考信號,通過相位譜方法從接收信號中得到了CIW的相速度。根據切向勁度KT給出了A型CIW的相速度CCIW:
式中,ξ=cT/cCIW,ζ=cT/cL。
在上述換能器布局情況下,接收到的信號中實際包含有橫波和CIW兩部分。當接觸面壓力增高時,這兩種波的到達時間會很接近,由此造成了在頻域內信號的重疊,從而導致在確定CIW相位時的不確定性。本研究中通過使用一個中心頻率為2.25MHz的寬帶換能器作為發射器,用另一個中心頻率為1MHz的寬帶換能器作為接收器,以避免上述兩種回波在頻域內的疊加。在接收到的信號中,橫波信號的頻譜分布在2MHz附近,而CIW信號的頻譜則分布在1MHz周圍。這種現象應該歸因于CIW透入深度的振幅分布,即頻率越高,透入深度越小(接收換能器能夠在更高的靈敏度下接收到更低的頻率成分)。因此,對于1MHz左右的頻率而言,所獲得的CIW的相位在本質上沒有受到橫波的影響。這一點已通過比較不同程序下對接收信號中CIW波進行選通所得到的結果予以證實。
利用圖9-30中的實驗系統,測得了鋁塊相互接觸界面的體波反射系數和A型CIW的相速度。試樣橫截面尺寸為30mmx40mm,后者與CIW的傳播方向一致,每個鋁塊在負載方向的高度都是30mm。接觸表面先用1000#砂紙進行預處理,然后在拋光機上用粒度為1μm的氧化鋁粉末進行拋光,最后得到的表面粗糙度參數的平均值為Rz=1.02μm, Ra=0.43μm。為了避免在最初的加載/卸載過程中有明顯的滯后行為,超聲波測量是在接觸表面所施加的標稱壓力達到3.83MPa、卸載之后進行的。在超聲波測量之前,事先已對接觸界面進行了幾次加載/卸載過程。
在換能器的標稱頻率(2.25MHz)處,縱波和橫波的反射系數相對于所施加的標稱壓力的變化如圖9-31所示。觀察發現,當接觸壓力增加時,反射系數明顯降低,然而在卸載時回復到最初的水平。A型CIW的相速度同樣為在1MHz時所求得的值(見圖9-31)??梢钥吹?,隨著壓力的增加,相速度也從瑞利波速度(2845m/s)開始增加,逐漸逼近橫波的聲速(3040m/s)。
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