本文關(guān)鍵詞：基于頻率波數(shù)域的混凝土結(jié)構(gòu)損傷快速逆時(shí)成像方法，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大型建筑設(shè)施中的混凝土結(jié)構(gòu)因設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中的瑕疵及其在長(zhǎng)期服役中受到外界載荷和環(huán)境影響等作用,極易產(chǎn)生各類損傷(如裂縫、孔隙、變形等),損傷的累積會(huì)導(dǎo)致整個(gè)混凝土結(jié)構(gòu)失效,甚至?xí)䦟?dǎo)致災(zāi)難性事故的發(fā)生。時(shí)間逆轉(zhuǎn)(time-reversal)損傷成像方法具有定位準(zhǔn)確、操作簡(jiǎn)單的優(yōu)勢(shì)。該方法于1992年被Fink首次提出并已經(jīng)成功應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的損傷定量成像,但在混凝土超聲檢測(cè)中仍存在檢測(cè)效率低下、信噪比過(guò)低等諸多難題。針對(duì)何快速、準(zhǔn)確地檢測(cè)混凝土結(jié)構(gòu)中損傷的挑戰(zhàn),本文旨在提高混凝土結(jié)構(gòu)超聲檢測(cè)的定位精度與計(jì)算效率,并基于時(shí)間逆轉(zhuǎn)技術(shù),結(jié)合頻率波數(shù)(frequency-wavenumber,f-k)域內(nèi)的互相關(guān)成像法,針對(duì)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的圓形損傷,從理論、仿真和實(shí)驗(yàn)等方面對(duì)基于頻率波數(shù)域的逆時(shí)互相關(guān)成像方法進(jìn)行研究,主要包括:首先,介紹了常規(guī)無(wú)損檢測(cè)方法以及混凝土結(jié)構(gòu)損傷的各種常規(guī)超聲檢測(cè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用性,討論了超聲成像技術(shù)中時(shí)間逆轉(zhuǎn)成像法的發(fā)展趨勢(shì)、背景和意義,給本文研究指明了方向。第二,介紹了混凝土超聲檢測(cè)的背景知識(shí)包括混凝土結(jié)構(gòu)中的各類常見損傷,介紹了固體中各種波的存在形式,分析了固體中縱波的波動(dòng)方程,討論了換能器的相關(guān)知識(shí)以及正、逆壓電效應(yīng),闡述了信號(hào)后處理的主要方法,為混凝土結(jié)構(gòu)損傷成像奠定了基礎(chǔ)。第三,分析了時(shí)間逆轉(zhuǎn)聚焦技術(shù)的原理,基于波動(dòng)方程與格林函數(shù),推導(dǎo)了散射、入射場(chǎng)公式。通過(guò)COMSOL平臺(tái)仿真得到回波數(shù)據(jù),并結(jié)合時(shí)間逆轉(zhuǎn)互相關(guān)成像條件,在頻域波數(shù)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)對(duì)混凝土內(nèi)部損傷的快速成像,與時(shí)域內(nèi)傳統(tǒng)時(shí)間逆轉(zhuǎn)法和多重信號(hào)分類(MUSIC)法相比,本方法明顯提升了成像的計(jì)算效率,其定位精度亦略高于多重信號(hào)分類。與此同時(shí),構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái),通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取了相關(guān)損傷信號(hào),并通過(guò)插值等信號(hào)處理手段,驗(yàn)證了該技術(shù)應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的可行性。最后,對(duì)全文所做的研究進(jìn)行了總結(jié),對(duì)研究中存在的問(wèn)題以及后續(xù)的研究方向進(jìn)行了展望。
【關(guān)鍵詞】：混凝土損傷定位 時(shí)間逆轉(zhuǎn)技術(shù) 頻率波數(shù)域 互相關(guān)快速成像
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU317;TU37
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 主要符號(hào)表12-13
• 第一章 緒論13-23
• 1.1 課題來(lái)源13
• 1.2 研究背景13-14
• 1.3 混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)常用方法14-19
• 1.4 超聲損傷聚焦及圖像重構(gòu)技術(shù)研究趨勢(shì)19-22
• 1.5 本文研究的主要內(nèi)容22-23
• 第二章 混凝土結(jié)構(gòu)超聲波檢測(cè)的背景知識(shí)23-33
• 2.1 混凝土結(jié)構(gòu)常見損傷23-24
• 2.1.1. 分層和剝離23
• 2.1.2. 裂縫23-24
• 2.1.3. 蜂窩和孔洞24
• 2.2 固體中的彈性波24-25
• 2.2.1. 理論24
• 2.2.2. 超聲波的分類24-25
• 2.3 彈性波控制方程25-29
• 2.4 超聲波的激發(fā)與接收29-32
• 2.4.1. 正壓電效應(yīng)29-30
• 2.4.2. 逆壓電效應(yīng)30-31
• 2.4.3. 常用超聲換能器種類31-32
• 2.5 本章小結(jié)32-33
• 第三章 信號(hào)處理方法33-42
• 3.1 損傷檢測(cè)信號(hào)分析方法33-38
• 3.1.1. 時(shí)域分析33
• 3.1.2. 頻域分析33-34
• 3.1.3. 時(shí)頻分析34-38
• 3.2 信號(hào)插值38-41
• 3.3 本章小結(jié)41-42
• 第四章 頻率波數(shù)域的互相關(guān)逆時(shí)成像法及數(shù)值模擬42-56
• 4.1 時(shí)間逆轉(zhuǎn)技術(shù)42-46
• 4.1.1. 基于頻率波數(shù)域的互相關(guān)逆時(shí)成像43-46
• 4.2 距離分辨率46-47
• 4.3 方位分辨率47-48
• 4.4 仿真研究48-55
• 4.4.1. 有限元模型48-50
• 4.4.2. 混凝土模型的數(shù)值模擬50-53
• 4.4.3. 損傷成像53-55
• 4.5 本章小結(jié)55-56
• 第五章 頻率波數(shù)域的互相關(guān)逆時(shí)成像的實(shí)驗(yàn)研究56-63
• 5.1 搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)56-58
• 5.1.1. 實(shí)驗(yàn)試樣制備56-57
• 5.1.2. 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與儀器57-58
• 5.2 實(shí)驗(yàn)步驟58-60
• 5.2.1. 獲取數(shù)據(jù)58-59
• 5.2.2. 信號(hào)處理59-60
• 5.3 實(shí)驗(yàn)成像結(jié)果與分析60-62
• 5.3.1. 成像結(jié)果60-61
• 5.3.2. 成像結(jié)果分析61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 第六章 總結(jié)與展望63-65
• 6.1 總結(jié)63-64
• 6.2 展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-71
• 致謝71-72
• 攻讀碩士期間發(fā)表的主要論文72

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本文編號(hào)：483234