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相似文献
 共查询到17条相似文献,搜索用时 343 毫秒
1.
赵国旗  仇亚萍  骆英  冯侃 《力学学报》2017,49(4):953-960
提出了一种针对混凝土结构损伤检测的时间逆转损伤成像方法.以检测混凝土结构中与骨料尺寸相近的微小损伤为目的,引入细观混凝土随机骨料模型,该模型将混凝土结构视为由水泥浆基底、骨料及粘接层组成的三相复合材料,基于Monte Carlo随机样本原理并结合真实试件的骨料级配曲线建立.在数值模拟分析中,将生成含损伤的细观模型导入有限元分析软件进行超声波场模拟,同时采用自适应性强的时间逆转模型(time reversed model,TRM)进行损伤定位.TRM分为正向检测和逆时成像两个部分:正向检测过程得到包含损伤的一系列散射回波信号,从数值角度进行时间反演并作为逆时过程的输入信号;逆时成像过程选用等效弹性参数模型,几何尺寸与随机骨料模型相同,时反信号在相应几何位置同时加载形成时反波场,时反波场在损伤位置会发生干涉叠加从而导致能量峰值的出现,通过确定干涉峰值时刻,并获取该时刻对应原始波场以及小波变换能量场完成成像.与原始数据波场图相比,小波变换处理成像结果消除了杂波干扰,成像结果更加清晰.进一步对等效弹性参数的取值进行讨论,并且在骨料尺寸范围内调整损伤大小,结果显示成像结果匹配度高,对于非均质混凝土结构的损伤检测能很好满足损伤定位需求.由此证明,时间逆转成像方法对于具有复杂结构的混凝土材料的损伤检测具有较好的适用性.  相似文献   

2.
Lamb波广泛应用于板壳结构的损伤检测,而Lamb波的频散效应使得板结构中损伤散射信号的渡越时间信息难以准确提取,因而影响了阵列波束成形损伤成像算法对损伤成像定位的效果和精度.提出的相位谱线性重构法,在中心频率处通过对相位谱展开,进行线性化处理,有效地去除了激励信号中的频散效应.该方法保证了中心频率下的信号分量不变,为研究阵列波束成形损伤成像算法对损伤精确成像奠定了基础.采用数值模拟和实验手段,验证所提出的相位谱线性重构法去除频散的效果,进而结合阵列波束成形损伤成像方法分析损伤成像定位的效果和精度.结果 表明,采用的频散去除方法能够提高损伤散射信号的信噪比,提升阵列波束成形损伤成像方法对损伤成像定位的效果和精度.  相似文献   

3.
Lamb波常被用于板壳结构的无损检测,然而Lamb波的频散效应会导致板中损伤反射信号的渡越时间信息无法准确提取,因而影响损伤定位及成像的精度。本文引入线性映射方法,用线性频率-波数关系取代原有非线性的频散关系,从而去除激励中心频率附近的频散效应。分别采用数值模拟和实验的方法分析了频散去除的效果,进而结合相控阵成像算法对金属板中的损伤进行成像研究。结果表明,利用线性映射法去除频散可以显著提高含损伤散射信号的信噪比,提升相控阵损伤成像方法对损伤定位的准确性。  相似文献   

4.
赵国旗  虞波  骆英  王自平 《实验力学》2015,30(6):717-722
将传统合成孔径聚焦技术(Synthetic aperture focusing technique,SAFT)与共反射点(Common reflection point,CRP)信号叠加法相结合应用于混凝土损伤检测中,可提高在强噪声环境中拾取缺陷回波信号的能力。本文采用二维有限元仿真验证了该思想的合理性,通过混凝土实验检验了该方法在实际应用中的可行性和有效性。与传统SAFT成像结果相比,应用CRP信号叠加法的SAFT提高了成像横向分辨率和损伤定位精度,为工程应用提供了理论和实验参考。  相似文献   

5.
红外CT模拟在混凝土板内部缺陷探测中的应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
王婷  赵鸣  李杰 《计算力学学报》2007,24(5):579-584
红外成像技术采用非接触式检测方法,对结构内部缺陷进行实时、快速大面积扫描探测,作为无损检测领域一项新的技术在土木工程中得到越来越广泛的应用。但是,这种技术的主要缺点是只能通过成像技术显示缺陷表面状况,却无法获知缺陷深度和厚度。本文以一维有缺陷混凝土板为研究对象,采用有限差分法对混凝土板进行热传导数值模拟分析,获得每一点物体表面温度差与缺陷深度及其厚度的非线性对应关系。在此基础上,采用人工神经网络算法,实现对混凝土板内部缺陷的三维重构,即红外CT模拟。本文提出的方法可以同时获得缺陷深度和厚度,并适用于任意形状的缺陷。  相似文献   

6.
Lamb波因其传播距离远、衰减小常被用于板状结构的无损检测中,在基于Lamb波损伤检测的诸多成像技术中,全聚焦方法(Total Focus Method,TFM)方法因其成像分辨率高、信噪比高而受青睐.然而Lamb波的频散效应导致时域延时量不能被准确计算,进而影响传统TFM方法对损伤定位及成像的精度;此外,既有的TFM...  相似文献   

7.
通过预加荷载给混凝土试件内部引入一定程度的损伤,分别测量了损伤前后试件内部弹性波的传播速度以及抗压强度,探讨了弹性波波速的降低程度与抗压强度劣化之间的关系。研究表明:在MEM卓越周期图中,主要峰值数量增加和底部边界面反射信号周期加长可作为判别损伤产生的依据;弹性波波速与混凝土内部的损伤程度具有很好的相关性,混凝土损伤程度越大,波速降低值越大;弹性波波速降低程度与抗压强度劣化之间具有线性相关性。根据试验数据拟合出了线性方程。说明采用冲击回波法对混凝土内部损伤程度检测是可行的,在混凝土结构的可靠性与安全性分析方面具有广阔的应用前景。  相似文献   

8.
冯勇明  周丽 《爆炸与冲击》2012,32(3):259-266
基于Lamb波和匹配追踪算法,提出了一种损伤成像方法,对复合材料冲击损伤进行在线的连续 监测。首先针对Lamb波监测的特点,提出了匹配追踪方法的快速实现方案,将信号分解为多个Chirplet原 子的线性组合,建立了Lamb的弥散效应与Chirplet原子的调频斜率之间的关系,模拟结果表明Chirplet原 子能准确地匹配失真变形的窄带脉冲信号;根据损伤前与损伤后的信号差别,提出了一种基于Lamb波能量 特征差异提取的损伤指标;进一步采用改进的RAPID算法进行损伤成像,将损伤情况可视化。结果表明所 提方法可行和有效。  相似文献   

9.
弹性波CT在混凝土靶体冲击损伤实验中的应用   总被引:1,自引:0,他引:1  
介绍了弹性波CT技术的原理、方法和优点。在弹丸冲击混凝土靶体实验中,应用弹性波CT技术对冲击前后的混凝土靶体进行CT成像分析,并根据成像剖面上冲击前后对应位置的速度对比情况,分析其在弹丸冲击作用下的宏观破坏和内部损伤。CT成像分析结论与实际观测结果有较好的一致性,这表明利用弹性波CT成像能很好地反映混凝土靶体冲击前的结构特征、冲击后的破坏状况和损伤情况。  相似文献   

10.
一种新的小波及其在结构损伤检测中的应用   总被引:1,自引:1,他引:0  
结构受冲击将引起某些部位的震荡、裂纹甚至断裂,从而导致结构刚度下降.此时振动信号会出现奇异性或携带突变信息,而这些突变信息反映了结构的损伤情况.加之冲击信号测试环境一般较为复杂,环境噪声对测试存在一定的影响.然而,利用合理的小波变换技术去噪可以识别出损伤情况.本文通过对冲击振动的信号特性进行分析构造了一种新的基本小波,并论证了该小波的基本特征.最后运用小波分析的信号奇异检测理论结合实例将该小波用于冲击振动仿真分析中.计算结果表明,利用该小波进行结构损伤信号分析能清晰地识别结构损伤的时刻.采用该小波函数的构造方法,可避免通常采用Daubechies系列小波作为信号分析而要繁琐地选择不同小波函数的过程.  相似文献   

11.
The DORT method is a selective detection and focusing technique originally developed to detect defects and damages which induce linear changes of the elastic moduli. It is based on the time reversal (TR) where a signal collected from an array of transducers is time reversed and then back-propagated into the medium to obtain focusing on selected targets. TR is based on the principle of spatial reciprocity. Attenuation, dispersion, multiple scattering, mode conversion, etc. do not break spatial reciprocity. The presence of defects or damage, may cause materials to show nonlinear elastic wave propagation behavior that will break spacial reciprocity. Therefore the DORT method will not allow focusing on nonlinear elastic scatterers. This paper presents a new method for the detection and identification of multiple linear and nonlinear scatterers by combining nonlinear elastic wave spectroscopy, time reversal and DORT method. In the presence of nonlinear hysteretic elastic scatterers, forcing the solid with a harmonic excitation, the time reversal operator can be obtained not only at the fundamental frequency of excitation, but also at the odd harmonics. At the fundamental harmonic, either inhomogeneities and linear damages can be individually selected but only at odd harmonics nonlinear hysteretic elastic damages exist. A procedure was developed where by decomposing the operator at the odd harmonics, it was possible to focus on nonlinear scatterers and to differentiate them from the linear inhomogeneities. A complete mathematical nonlinear DORT formulation for 1 and 2D structures is presented. To model the presence of nonlinear elastic hysteretic scatterers a Preisach–Mayergoyz (PM) material constitutive model was used. Results relative to 1 and 2 dimensional structures are reported showing the capability of the method to focus and discern selectively linear and nonlinear scatterers. Furthermore, an analysis was conducted to study the influence of the number of sources and their location on the imaging process showing that using a higher numbers of sensors does not automatically bring to a minor uncoupled behaviour between the nonlinear targets.  相似文献   

12.
Reconstructing damage geometry with computationally efficient algorithms is of primary importance in establishing a robust structural health monitoring system (SHMS). In this paper electromagnetic migration, a linearized imaging algorithm, is adopted to image the damages in reinforced concrete structures. This algorithm is formulated in time-domain for 3-D inhomogeneous isotropic and lossy structures. In order to reduce the computational cost and to examine the damage resolution of this imaging algorithm, different imaging conditions are introduced. Numerical simulations in 2-D transverse magnetic (TM) wave for a reinforced concrete slab with multiple damages are performed to test the effectiveness of the algorithm. All synthetic sensor data, incident field, and migration field are computed via a finite difference time-domain (FDTD) method. It is concluded that the proposed imaging algorithm is capable of efficiently identifying the damages geometries, is robust against measurement noise, and may be employed in a SHMS.  相似文献   

13.
Pre-stack migration imaging (PMI) method, which is used in geophysical exploration by the performance of single side detection and visually display, can be used to identify the location, orientation, and severity of damages in concrete structure. In particular, this letter focuses on the experimental study by using a finite number of sensors for further practical applications. A concrete structure with a surface-mounted linear PZT transducers array is illustrated. Three types of damages, horizontal, dipping and V-shaped crack damage, have been studied. A pre-stack reverse time migration technique is used to back-propagate the scattering waves and to image damages in concrete structure. The migration results from the scattering waves of an artificial damage are presented. It is shown that the existence of the damage in concrete structure is correctly revealed through migration process.  相似文献   

14.
基于Mindlin板理论的偏移损伤成像数值仿真研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
严刚  周丽 《力学学报》2010,42(3):499-505
提出了一种应用散射Lamb波的偏移技术对板结构中多部位损伤进行实时识别. 基于Mindlin板理论,推导了板结构中弥散性弯曲波频率-波数域的快速偏移方法. 首先对由线性传感器阵列激励和接收到的入射和散射波场在波数-频率域分别进行延拓,然后根据Huygens原理,结合波场延拓的时间一致性原理施加成像条件,对损伤进行成像识别. 数值仿真研究采用基于Mindlin板理论的有限差分法模拟结构中含不同形状及尺寸损伤时的散射波场. 对模拟散射波场进行偏移成像的结果表明该方法不仅能够识别多部位损伤的位置,还具有识别损伤程度的能力,其快速计算的优点满足在线结构健康监测系统对实时性的要求.   相似文献   

15.
环氧树脂基混凝土是一种新型路面铺装材料。本文估算了道路使用过程发生"跳车"现象时货车车轮对路面产生的冲击荷载,根据计算结果,利用落锤冲击试验机对含有不同程度初始损伤的环氧树脂基混凝土试件进行多次冲击试验,研究其冲击疲劳现象。为了准确描述环氧树脂基混凝土的初始损伤,采用CT(计算机断层)扫描技术重构了试件的立体图像,对其中的内部裂缝进行了统计,建立了初始损伤裂缝体积占试件体积的百分比与基于材料弹性模量衰减的损伤变量之间的关系。通过追踪经受一定次数冲击后试件的弹性模量,分析了不同程度初始损伤下环氧树脂基混凝土的冲击损伤随冲击次数的变化规律;结合多次冲击荷载下环氧树脂基混凝土弹性模量的衰减,研究了初始损伤对环氧树脂基混凝土冲击疲劳过程中损伤演化规律的影响。  相似文献   

16.
Fundamental symmetric and anti-symmetric Lamb wave modes are characterised in terms of their velocity and magnitude variation as they encounter a gradual change in the thickness of a composite sandwich plate with a high density foam core (Dyvinicell HP100). Wave mode selection is optimised to enhance the sensitivity of guided waves for debonding inspection of tapered sandwich structures, and the conversion in wave modes after interaction with the taper is also studied. A taper change in the sandwiched structure can induce a clear change in the wave magnitude when the guided waves are excited at relatively low frequency (below around 150 kHz), while there is less effect on the velocity of the propagating waves. The effect of the taper on the signal magnitude and velocity is reduced when the excitation frequency is increased beyond 200 kHz. An imaging algorithm based on time reversal is developed to detect multiple debonding in tapered composite sandwich panels, using guided waves at different excitation frequencies ranging from 150 to 200 kHz, from an active sensor network. Correlation coefficients between the original and reconstructed time reversal signals are calculated to define a damage index for individual sensing paths, which are subsequently used in a fusion process to identify the presence of multiple debonded areas.  相似文献   

17.
基于频率-波数域偏移的损伤被动成像识别研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
提出了一种应用Lamb波对板结构中多部位损伤源进行被动成像识别的方法.基于Mindlin板理论,推导了板结构中弥散性Lamb波频率-波数域的快速偏移方法,结合爆炸成像原理,对损伤源发出的Lamb波信号进行回传成像.由于损伤源的发生时刻未知,将使用不同假设发生时刻(即不同长度)的Lamb波信号生成一系列图像,通过最小熵原理从中确定最优图像,识别出损伤源的位置和发生时刻.进行了数值仿真研究来表明所提出方法的有效性.  相似文献   

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