本文關(guān)鍵詞：超聲波在混凝土裂縫檢測(cè)中的物理模擬研究

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【摘要】：混凝土作為重要的土木工程材料,對(duì)控制工程質(zhì)量至關(guān)重要。但由于混凝土自身的特性,將不可避免地發(fā)生破壞。在對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞的各種缺陷中,裂縫是最為常見(jiàn)的一種。超聲波屬于彈性波,是機(jī)械振動(dòng)傳播形式中的一種。利用超聲波中縱波的首波相位反轉(zhuǎn)原理能夠成功對(duì)混凝土構(gòu)件的裂縫深度進(jìn)行檢測(cè),所以該方法近年來(lái)成為了一種新的無(wú)損檢測(cè)方法,在工程領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。本論文主要介紹了利用超聲波檢測(cè)裂縫深度的基本原理,主要通過(guò)物理模擬實(shí)驗(yàn)檢測(cè)裂縫深度,輔助以數(shù)值模擬驗(yàn)證物理模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。物理模擬實(shí)驗(yàn)通過(guò)自主搭建的超聲波波形采集系統(tǒng)采集接收到的首波波形,通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定了四種不同深度的裂縫模型,分別是無(wú)裂縫模型、2.5cm裂縫模型、5.0cm裂縫模型和10.Ocm裂縫模型。物理模擬測(cè)線布置采用兩種測(cè)試方法：對(duì)稱排列測(cè)線、非對(duì)稱排列測(cè)線,采用不同的公式反算裂縫。數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)只采用非對(duì)稱排列測(cè)線。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：1、由于裂縫的存在,超聲波在裂縫尖端發(fā)生繞射,接收到的首波相位才會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)。所以當(dāng)介質(zhì)不存在裂縫時(shí),首波相位也不會(huì)發(fā)生反轉(zhuǎn)。2、對(duì)于一般淺裂縫(裂縫深度≤50cm),實(shí)驗(yàn)采用了2.5cm、5.0cm、10.0cm三種不同的裂縫深度進(jìn)行對(duì)比,使用本論文中的實(shí)驗(yàn)設(shè)備,發(fā)現(xiàn)對(duì)于5.0cm、10.0cm裂縫,無(wú)論是數(shù)值模擬實(shí)驗(yàn)還是物理模擬實(shí)驗(yàn),測(cè)試裂縫深度與實(shí)際裂縫深度的誤差都是相對(duì)比較小的,測(cè)得裂縫深度值可靠。對(duì)于2.5cm裂縫,由于其深度與換能器直徑(3.0cm)十分接近,所以測(cè)試結(jié)果誤差較大。3、對(duì)于對(duì)稱排列和非對(duì)稱排列兩種換能器測(cè)線排列方式,在現(xiàn)場(chǎng)允許的條件下,應(yīng)優(yōu)先使用對(duì)稱排列檢測(cè)裂縫深度,因?yàn)椴捎脤?duì)稱排列方式找到的相位反轉(zhuǎn)點(diǎn)比較準(zhǔn)確。4、在物理模型實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,可先適當(dāng)增大發(fā)射點(diǎn)與接收點(diǎn)之間每次移動(dòng)的間距,直到發(fā)現(xiàn)首波相位反轉(zhuǎn)后,在反轉(zhuǎn)區(qū)間加密測(cè)點(diǎn)。而對(duì)于數(shù)值模擬,可以在接收端將測(cè)點(diǎn)全程加密,就能提取到更精確的相位反轉(zhuǎn)點(diǎn)。
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU755.7

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本文編號(hào)：1199736