基于超聲導(dǎo)波的金屬桿圍堰系統(tǒng)質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、目前圍堰金屬緩沖桿質(zhì)量的檢測(cè)方法主要是拉拔法和取巖芯法，但是這兩種方法都屬于有損檢測(cè)，已不能滿足工程實(shí)踐的要求。本文通過(guò)分析超聲導(dǎo)波在圍堰體系中的傳播特性，運(yùn)用理論計(jì)算、有限元模擬仿真以及試驗(yàn)相結(jié)合的方法，研究了基于超聲導(dǎo)波檢測(cè)技術(shù)的金屬桿圍堰系統(tǒng)的粘結(jié)質(zhì)量。
　　文中闡述了導(dǎo)波的形成原因、導(dǎo)波的相速度、群速度、頻散曲線和截止頻率；論述了導(dǎo)波的頻散性和多模態(tài)特性，提出了選用模態(tài)單一的且頻散性較弱的超聲導(dǎo)波對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)為最佳的

2、觀點(diǎn)。
　　文中推導(dǎo)出自由金屬桿和圍堰金屬桿的理論模型，給出了頂端自由和底端自由、固定三種不同邊界條件下的動(dòng)態(tài)響應(yīng)方程，并進(jìn)行了有限元仿真，表明理論模型很好地解釋了超聲導(dǎo)波在金屬桿和圍堰金屬桿中的傳播機(jī)理和規(guī)律。
　　在超聲導(dǎo)波理論的基礎(chǔ)上，分析了影響圍堰金屬桿檢測(cè)的因素及圍堰金屬桿粘結(jié)質(zhì)量的影響因素。對(duì)不同粘結(jié)面積的圍堰金屬桿進(jìn)行了高低頻仿真，低頻部分存在頻率75KHz時(shí)可清晰識(shí)別出固定端上界面反射波從而計(jì)算出有效粘結(jié)長(zhǎng)度

3、；高頻部分存在頻率2MHz時(shí)可清晰識(shí)別出底端反射波從而計(jì)算出全長(zhǎng)衰減系數(shù)，根據(jù)該系數(shù)可以量化圍堰金屬桿的粘結(jié)質(zhì)量。
　　基于金屬桿的內(nèi)阻尼使材料具有蠕變和松弛行為的現(xiàn)象，分析了自由金屬桿內(nèi)阻尼與超聲導(dǎo)波振幅衰減之間的關(guān)系，內(nèi)阻尼越大振幅衰減越大；分析了圍堰金屬桿粘結(jié)段內(nèi)阻尼大小與圍堰金屬桿粘結(jié)的好壞程度，內(nèi)阻尼越大粘結(jié)越好且超聲導(dǎo)波振幅衰減越大。得出了在低頻范圍內(nèi)，內(nèi)阻尼是導(dǎo)致超聲導(dǎo)波在圍堰金屬桿中傳播時(shí)能量衰減的主要原因。

4、>　　分析了以水泥砂漿為粘結(jié)介質(zhì)的圍堰金屬桿中，特定頻率的L(0,1)和L(0,2)導(dǎo)波在桿截面的軸向、徑向位移，軸向能量流分布情況以及衰減情況；分析了以樹脂為粘結(jié)介質(zhì)的圍堰金屬桿中，特定頻率的L(0,1)導(dǎo)波在桿截面的軸向、徑向位移，軸向能量流分布情況以及衰減情況。得出了特定頻率的導(dǎo)波對(duì)圍堰金屬桿的表面缺陷和內(nèi)部缺陷是敏感的。
　　分析了超聲導(dǎo)波在圍堰交界面處的傳播機(jī)理，分析了超聲導(dǎo)波波速減小與時(shí)域響應(yīng)波形曲線增寬的原因，提出了

5、圍堰交界面處主要由界面波與Love波耦合而成的耦合波群（低頻脈沖）傳播的思想。
　　根據(jù)同一頻率超聲導(dǎo)波在自由金屬桿與圍堰金屬桿中傳播時(shí)的衰減幅度差，定性地分析了圍堰金屬桿的粘結(jié)質(zhì)量；提出了利用固段上界面反射回波與激勵(lì)波的時(shí)間差變化確定以樹脂為粘結(jié)介質(zhì)的圍堰金屬桿作用載荷的方法；提出了通過(guò)測(cè)試圍堰金屬桿底端反射回波和固段上界面反射回波的時(shí)間差的變化確定以水泥砂漿為粘結(jié)介質(zhì)的圍堰金屬桿粘結(jié)密實(shí)度的方法；提出了通過(guò)脫粘缺陷反射回波的時(shí)

6、間和最優(yōu)檢測(cè)頻率的縱向?qū)Рㄔ趪呓饘贄U中的傳播速度能夠?qū)U體脫粘缺陷進(jìn)行定位；驗(yàn)證了伴隨混凝土凝固期增加，金屬桿圍堰系統(tǒng)上界面反射波的幅值增大，反映了圍堰金屬桿的粘結(jié)質(zhì)量逐漸變好，提出了通過(guò)上界面反射波的幅值大小能夠?qū)U的粘結(jié)質(zhì)量進(jìn)行判斷和評(píng)價(jià)。
　　現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)表明，質(zhì)量檢測(cè)儀能比較準(zhǔn)確的采集到超聲導(dǎo)波在圍堰體系上界面反射回波，能夠測(cè)出圍堰金屬桿的有效粘結(jié)長(zhǎng)度。根據(jù)介質(zhì)的粘結(jié)強(qiáng)度，能夠得到圍堰金屬桿的固化握力，體現(xiàn)質(zhì)量檢測(cè)的有效性與