超声检测混凝土构件缺陷的研究

对混凝土构件进行超声无损检测,超声波的振幅参数对混凝土构件中的缺陷(裂缝)最敏感,在耦合良好和测试条件基本一致时,振幅值的大幅衰减可作为判断混凝土构件存在缺陷的主要依据。超声波的速度参数对微小裂隙不敏感,缺陷较大会引起速度值的显著下降;频率参数用于检测混凝土构件缺陷不够敏感;对混凝土构件缺陷进行超声检测,速度变化和频率变化只能作为参考因素。超声波通过裂缝与未过裂缝,波形存在明显差异,通过裂缝后,有时会出现很大周期的波列,可作为判断缺陷的重要依据。综合分析超声波运动学和动力学各参数的变化,能够提高检测的准确性。     

混凝土分层缺陷的超声检测方法研究

为解决混凝土结构中分层缺陷的在线非接触检测难题,论文提出了利用空气耦合(简称:空耦)超声导波定量检测混凝土结构中分层缺陷的新方法。首先研究了空耦超声导波在混凝土结构中的传播特性,理论分析和实验表明,利用空耦超声波以入射角8.7°入射厚度为50 mm的混凝土板时,可以激发以A0模态为主的导波。然后构建了空耦超声导波扫查实验系统,在混凝土结构单侧利用一对倾斜8.7°的空耦探头激励和接收导波信号,通过分析发现A0模态对分层缺陷敏感,且其幅度与扫查路径中的分层缺陷尺寸存在单调变化关系;在此基础上,对检测区域进行扫查,利用不同位置处的导波信号幅度实现分层缺陷的二维成像。实验结果表明,该方法不仅可以避免耦合剂对检测结果的影响,同时可实现对服役状态下混凝土结构中分层位置及尺寸的定量检测。     

基于激光超声二次谐波技术检测纤维增强树脂复合材料加固混凝土结构剥离损伤

纤维增强树脂(FRP)复合材料加固混凝土结构的早期剥离损伤往往趋向于闭合状态,传统线性超声技术对这种剥离损伤不敏感.本文提出了基于连续激光激发窄带超声波技术结合非线性超声二次谐波法检测FRP复合材料加固混凝土剥离损伤的方法,该方法通过强度调制激光技术在加固结构的表面激励窄带超声表面波,在超声波的扰动下,依据弹簧模型的接...     

基于阵列超声传感器的气液界面检测

利用超声波声束对两相流参数检测的优点,使用阵列超声传感器探究了气液界面下的超声波声束和液面的关系。实现了超声波声束对整个气液界面的参数检测,测量了静态气液界面高度,实现动态超声波声束对分层流气液界面的重构。并在河北大学多相流循环装置进行实验验证,实验结果表明,阵列超声波声束可以实现对气液界面高度检测,可分辨最小2mm气液界面高度;重构图像的截面含气率和高速相机拍摄得到的截面含气率误差不超过4%。     

悬索桥缆索钢丝损伤超声导波检测数值模拟

为了实现对大跨悬索桥缆索钢丝损伤的有效检测,采用理论分析和数值模拟相结合的方法,对超声导波无损检测技术进行研究。通过理论求解钢丝中导波的频散曲线,分析频散特性和波结构,选取中心频率为200 kHz的L(0,1)模态进行钢丝断丝损伤检测;利用有限元软件,研究了钢丝中导波的频散特性和波结构,通过二维傅里叶变换技术对钢丝中的低阶导波模态进行识别,进一步分析了缺陷尺寸和角度对L(0,1)模态缺陷反射系数的影响;最后,对L(0,1)模态在两根钢丝和七根钢丝的断丝处的缺陷回波进行了数值模拟。数值模拟与理论分析结果相吻合,说明低频L(0,1)模态可以有效地对缆索钢丝断丝损伤进行远距离检测。     

浅谈在用承压设备的超声检测

无损检测是在不损坏试件的前提下，以物理或化学方法为手段，借助先进的技术和设备器材，对试件的内部及表面的结构，性质，状态进行检查和测试的方法。     

基于非线性超声技术的热损伤混凝土微裂纹检测实验研究

混凝土结构在受热或者火灾作用后其内部极易形成微裂纹,这将严重影响混凝土的耐久性与强度等特性.基于非线性声场调制理论,提出边带峰计数法及损伤指标概念,以评估热损伤混凝土微裂纹的发展.通过高温制备热损伤混凝土,对热损伤混凝土微裂纹的检测结果表明,损伤指标会随微裂纹的发展而增大,与理论研究吻合.证明了非线性声场调制法的可行性...     

基于子结构能量的点阵结构损伤诊断方法研究

提出了二阶子结构能量法以检测点阵结构损伤，称为SOSEM (second order substructure energy method)。对于复杂点阵板，在已知损伤位置条件下，该方法只需结构中存在“缺陷”构件的模态信息，就可以准确地得到构件损伤程度，而传统基于模态分析的方法必需整体结构完全的模态信息，新方法提高了检测效率，对实现快速（实时）点阵结构损伤检测具有重要的应用价值。为了验证本文方法的有效性，以点阵板为例，采用数值方法分析了几种典型损伤情况，结果表明，该方法能够准确地检测出点阵结构中一个或多个单元的损伤。     

轴压荷载下钢管钢筋混凝土损伤状态超声检测研究

在轴压荷载下分别对素混凝土、钢筋混凝土、钢管混凝土和钢管钢筋混凝土的损伤状态进行超声检测,得到不同荷载下超声通过柱的中截面的波形图,定义波形图均方根振幅和均方根振幅比,并分析混凝土裂隙的变化过程。通过对波形图进行快速傅里叶变换得到频谱图,基于固体介质裂化吸收高频声波能量,使超声主频向低频移动的原理,应用频谱图的第一主频及其幅值变化分析钢管内混凝土和钢筋混凝土的损伤演变过程。结果表明：声波波形均方根振幅、均方根振幅比和第一主频及其幅值可以有效反映钢管内混凝土和钢筋混凝土的裂隙变化情况。轴压荷载作用下钢管内钢筋混凝土的损伤呈五段式变化,分别为核心混凝土裂缝产生并发展、混凝土在钢管约束作用下逐步密实、混凝土裂缝迅速扩展、钢管套箍作用加强段和钢管屈曲后构件丧失承载力。通过钢管外壁的应变分析,表明钢管对核心混凝土的约束作用阶段与超声检测判定的混凝土损伤演化过程一致。超声波技术可以准确检测轴压荷载作用下钢管内钢筋混凝土的损伤状态并确定钢管对混凝土套箍作用的发挥阶段。     

利用模态试验参数识别结构损伤的神经网络法

利用结构位移模态试验和应变模态试验参数和神经网络方法对结构损伤定位和定量辨识问题进行了研究。为获得对结构损伤更加敏感的结构损伤识别指标,在分析现有识别指标的基础上,提出了用于神经网络方法的六种基于结构模态试验参数的损伤识别指标,并对它们进行了实例识别和比较研究。它们均能对结构的损伤进行预报,其中应变类型的损伤识别指标对结构损伤的敏感度比位移类型的损伤识别指标高。     

用BP神经网络诊断结构破损

提出了一种基于BP神经网络的结构破损诊断方法,该方法以结构残余力向量作为破损诊断的网络输入。对网络训练样本采用广义空间格点法进行了变换,从而较好地解决了由于系统响应样本在数据空间分布不均对网络收敛速度及网络诊断精度的影响问题。应用实例表明,本文方法能准确诊断结构破损位置与严重程度,是一种有效的结构破损诊断方法。     

桁架式钢管混凝土拱桥合龙时温度影响对策与计算方法

分析了桁架式钢管混凝土拱桥空钢管在非设计合龙温度下合龙对成拱内力和线形的影响,探讨了消除温度影响的措施,提出了用最小二乘法计算千斤顶顶推力和压重大小的方法与步骤,并以茅草街大桥为例对该方法的计算效果进行了验证,最后根据计算结果对各种调整措施进行了对比分析,结果表明:对于茅草街大桥,合龙温度高于设计基准温度宜采用顶下弦杆与压重相结合的调整措施,合龙温度低于设计基准温度宜采用拉下弦杆与顶上弦杆相结合的调整措施。     

能量平衡结合有限元数值计算分析天然气管道裂纹稳定扩展问题

本文提出了在天然气管道裂纹稳定扩展问题中，应用能量平衡方法结合有限元数值计算结果来分析计算裂纹驱动力。能量数值计算采用了可模拟动裂纹在管道上扩展的有限元程序ＰＦＲＡＣ，它包括了对未开裂管道和裂纹扩展管道的能量计算。通过分析外力作功和内部能量在裂纹扩展时的变化率，应用能量平衡方法计算了裂纹驱动力，并与在ＰＦＲＡＣ程序中应用节点力释放方法计算的裂纹驱动力的结果进行了比较     

基于剩余模态力和模态应变能理论的网架结构损伤识别

针对网架结构特点,引入敏感模态的概念,提出了一种识别敏感模态的算法;基于剩余模态力理论,利用敏感模态进行损伤位置识别,并建立了基于模态应变能理论的损伤程度评估算法,采用非负最小二乘法求解超静定方程组,实现定量评估损伤程度。以某实际结构为仿真对象,分析了上述算法在网架结构损伤识别中联合应用的可行性,同时将评估结果与基于最小秩摄动理论的损伤程度评估结果进行了比较研究,并考虑测试噪声影响。结果表明,二者联合工作效果较好,不仅可以识别结构单处损伤,还可以识别结构多处损伤,且损伤程度评估结果同基于最小秩摄动理论损伤程度评估结果比,更可信,将其应用于网架结构的健康诊断是可行的。     

结构试验中均布载荷的气囊加载系统设计方法

围绕新颖的气囊加载方式,建立了气囊加载系统的力学分析模型,着重探讨了气囊加载装置设计中的关键问题,认为:必须消除沿加载面曲率较大方向的气囊织布表面张力影响,而当加载面曲率不大时则不需采取限制措施。张力的限制采用在加载面边界处进行张力阻断的方法来替代传统气囊加载系统中采用的封闭金属容器限制方法,降低了试验成本且提高了试验可观测性。同时,设计了加载载荷控制律并提出了相应的加载系统验证方法。最后,通过一个飞机机身框段结构模型的加载试验,验证了采用气囊加载系统进行均布载荷加载的可行性。     

高阶纵向超声导波在钢绞线缺陷检测中的应用研究

为了实现对钢绞线的主动健康监测,采用安装在结构外表面上的磁致伸缩传感器激励和接收高阶纵向超声导波,优化各种参数以用于缺陷的识别和评估.实验选取经Hanning窗调制的正弦脉冲信号在7芯钢绞线中激励中心频率0.86MHz的高阶纵向超声导波L(0,2)模态,用于在两根钢绞线外围钢丝和中心钢丝中人工缺陷的检测.实验分析了L(...     

用超声波速度方法测试硝酸溶液浓度

用超声波分析溶液浓度的方法是基于声速与溶液相份的关系，这种关系还受到温度的较大影响，本文报道了超声速度与硝酸溶液浓度、温度关系的测量工作，实验结果显示，在质量百分比浓度为５０￣１００％范围内，声速随浓度增加而降低；在温度为１０￣５５℃范围内，声速也随温度升高而降低。根据实验结果计算了纯ＨＮＯ３液体的声速－浓度关系，本文还给出了声速法测硝酸浓度的智能仪器原理。     

一种复合材料层合板故障诊断的频响—广义模态能量法

复合材料故障诊断问题日益受到人们的重视。利用振动理论和实验技术进行故障诊断是一种很有吸引力和值得探索的方法。本文提出了一种复合材料层合板损伤的频响一能量诊断新方法,此方法选取对故障比较敏感,又能反映结构动力特性的频响函数作为诊断故障的参数,并引入阻尼耗散能计算本文定义的无损板在各阶模态下广义模态能量的分布,通过理论推导和计算得到了损伤前后频响函数在各阶共振峰处的变化,与无损板在给定模态下各单位的模态能量贡献之间的联系。从而得到一种分析小损伤位置和范围的新方法。此方法的一个重要结论是:在小损伤的前提下,对于同一单元或同一区域各阶广义模态能量贡献之间的比值,同假设这一单元或区域有损伤而得到的各阶频响函数在无损板峰值处的变化率之比基本相等。文中提供了能量贡献分布图等,可供分析之用。算例与实验的结果表明,本文提供的方法是有效,可行的。