超声波在混凝土裂缝检测中的物理模拟研究

发布时间：2017-11-18 12:09

  本文关键词：超声波在混凝土裂缝检测中的物理模拟研究

  更多相关文章： 裂缝深度 超声波 相位反转 物理模拟 数值模拟

【摘要】：混凝土作为重要的土木工程材料,对控制工程质量至关重要。但由于混凝土自身的特性,将不可避免地发生破坏。在对混凝土结构造成破坏的各种缺陷中,裂缝是最为常见的一种。超声波属于弹性波,是机械振动传播形式中的一种。利用超声波中纵波的首波相位反转原理能够成功对混凝土构件的裂缝深度进行检测,所以该方法近年来成为了一种新的无损检测方法,在工程领域得到了广泛应用。本论文主要介绍了利用超声波检测裂缝深度的基本原理,主要通过物理模拟实验检测裂缝深度,辅助以数值模拟验证物理模拟结果的准确性。物理模拟实验通过自主搭建的超声波波形采集系统采集接收到的首波波形,通过实验确定了四种不同深度的裂缝模型,分别是无裂缝模型、2.5cm裂缝模型、5.0cm裂缝模型和10.Ocm裂缝模型。物理模拟测线布置采用两种测试方法：对称排列测线、非对称排列测线,采用不同的公式反算裂缝。数值模拟实验只采用非对称排列测线。实验结果表明：1、由于裂缝的存在,超声波在裂缝尖端发生绕射,接收到的首波相位才会发生反转。所以当介质不存在裂缝时,首波相位也不会发生反转。2、对于一般浅裂缝(裂缝深度≤50cm),实验采用了2.5cm、5.0cm、10.0cm三种不同的裂缝深度进行对比,使用本论文中的实验设备,发现对于5.0cm、10.0cm裂缝,无论是数值模拟实验还是物理模拟实验,测试裂缝深度与实际裂缝深度的误差都是相对比较小的,测得裂缝深度值可靠。对于2.5cm裂缝,由于其深度与换能器直径(3.0cm)十分接近,所以测试结果误差较大。3、对于对称排列和非对称排列两种换能器测线排列方式,在现场允许的条件下,应优先使用对称排列检测裂缝深度,因为采用对称排列方式找到的相位反转点比较准确。4、在物理模型实验过程中,可先适当增大发射点与接收点之间每次移动的间距,直到发现首波相位反转后,在反转区间加密测点。而对于数值模拟,可以在接收端将测点全程加密,就能提取到更精确的相位反转点。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU755.7

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本文编号：1199736