粘接结构以其应力分布均匀、强度高、成本低、质量轻等优点广泛地应用于船舶、机械、汽车以及国防等领域,但在粘接结构中贴合型脱粘缺陷和粘接强度类缺陷的存在会导致粘接结构的完整性被破坏,影响粘接结构使用的可靠性和安全性。因此需要对粘接结构的粘接质量进行超声检测,以确保产品质量和使用安全。本文使用AZ31镁铝合金、环氧树脂胶和聚乙烯薄片分别设计制作了贴合型脱粘缺陷面积为0mm×0mm、2mm×2mm、4mm×4mm、6mm×6mm和8mm×8mm的粘接试样以及固化剂含量为15%、25%、40%、50%和75%的粘接试样。利用ABAQUS有限元软件计算了不同脱粘面积模型和不同粘接强度模型的非线性系数,并使用非线性超声检测系统分别测量了不同脱粘面积试样和不同粘接强度试样的非线性系数、声速和衰减系数,并对所有的粘接试样进行了拉伸实验以得到试样的剪切强度。根据仿真和实验结果得出以下结论:(1)拉伸实验的结果表明,当不同脱粘面积试样中的贴合型缺陷面积不断增大时,粘接强度逐渐减小;不同粘接强度粘接试样的粘接强度随着固化剂含量的增加呈先增加后减小的趋势。(2)不同脱粘面积试样中超声波的声速随着贴合型缺陷面积的增大变化规律不是很显著,变化率为5.87%;在对不同粘接强度的粘接试样进行声速测量时,随着粘接试样剪切强度的增大,声速不断增大,其变化率为4.1%。(3)不同脱粘面积试样的衰减系数随着贴合型缺陷面积的增大而逐渐增大,与粘接强度的变化规律有一定的相关性,其变化率为23.96%;声波在不同粘接强度试样中传播时,衰减系数随着剪切强度的增大不断减小,其变化率为13.02%。(4)在对不同面积的贴合型脱粘缺陷进行表征时,ABAQUS有限元仿真结果和非线性系数测量结果都表明随着贴合型缺陷面积的增大,非线性系数不断增大,与其粘接强度的变化呈负相关,通过仿真计算和实验测得的变化率分别为95.15%和81.21%;对不同粘接强度的粘接试样进行表征时,ABAQUS有限元仿真和非线性系数的测量结果都表明非线性系数随着剪切强度的增大不断减小,仿真计算的非线性系数的变化率为92.04%,实验测得的非线性系数的变化率为88.95%。上述研究结果表明,与其他声学参数相比,非线性系数可以更好地表征粘接结构中贴合型脱粘缺陷面积的变化以及粘接强度的变化。