超聲導(dǎo)波在錨桿錨固體系中傳播的數(shù)值模擬.pdf

1、近年來(lái)，錨桿錨固技術(shù)在國(guó)內(nèi)外工程實(shí)踐中得到了廣泛的應(yīng)用。有效的錨桿檢測(cè)方法是工程中迫切需要解決的問(wèn)題，傳統(tǒng)拉拔法和取芯法具有破壞性，限制了其在工程中的使用。為了克服傳統(tǒng)方法的缺點(diǎn)，研究人員使用各種不同的辦法進(jìn)行了測(cè)試研究，無(wú)損檢測(cè)方法達(dá)到了最好的效果。超聲導(dǎo)波法是無(wú)損檢測(cè)領(lǐng)域中的一個(gè)新方法，由于體波檢測(cè)距離極短，人們把視線重新移向了導(dǎo)波，現(xiàn)在認(rèn)為導(dǎo)波的頻散特征非常敏感，恰恰可以作為分析工程質(zhì)量的參數(shù)。導(dǎo)波的特性是多模態(tài)和頻散，由于其復(fù)雜

2、性，條件的稍稍改變都可能引起結(jié)果的不同，實(shí)驗(yàn)時(shí)就有很大的盲目性，耗時(shí)長(zhǎng)、工作量大。數(shù)值模擬恰恰可以克服上述缺點(diǎn)，是導(dǎo)波研究中必不可少的重要工具。本文以導(dǎo)波理論為基礎(chǔ)，探索導(dǎo)波在錨桿中的傳播的數(shù)值模擬方法，掌握了模擬導(dǎo)波的核心技術(shù)，并對(duì)模擬結(jié)果的可靠性、準(zhǔn)確性做了大量的探索，同時(shí)也對(duì)程序的命令流進(jìn)行了優(yōu)化，使之簡(jiǎn)單、高效，省去了人工調(diào)試環(huán)節(jié)。在正確模型的基礎(chǔ)上，本文分別對(duì)自由錨桿和錨固錨桿做了模擬，進(jìn)行了大量的工作。自由錨桿結(jié)構(gòu)從以下三方

3、面進(jìn)行了探索：其一是自由錨桿時(shí)的頻散曲線特征，這在理論中已經(jīng)非常的清楚，模擬結(jié)果與之對(duì)應(yīng)的非常準(zhǔn)確。其二是導(dǎo)波頻率不同時(shí)的模擬分析，對(duì)于一定的錨桿結(jié)構(gòu)，存在最佳的激發(fā)波。第三是頻率相同但錨桿結(jié)構(gòu)變化時(shí)的模擬。錨固錨桿結(jié)構(gòu)中也從三方面進(jìn)行了研究：首先是錨固錨桿的頻散特征，這在理論中不明確，本文通過(guò)模擬作了適當(dāng)?shù)奶剿?。其次是錨桿模型錨固的混凝土厚度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，其出發(fā)點(diǎn)是研究實(shí)驗(yàn)室模型尺寸的合理大小。最后是模擬了不同錨固質(zhì)量的錨桿。

4、　　 重要結(jié)論如下：
　　 一、三維實(shí)體模型雖然更符合實(shí)際，但是導(dǎo)波模擬對(duì)單元的要求，使之計(jì)算量太大，軸對(duì)稱模型則可以很好的解決這個(gè)問(wèn)題。在實(shí)際中，在很多情況下只使用縱向模態(tài)，此時(shí)軸對(duì)稱模型無(wú)疑是最佳的選擇。
　　 二、數(shù)值模擬體波時(shí)一個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)有8個(gè)單元可使體波傳播速度的誤差在1％以內(nèi)。通過(guò)對(duì)導(dǎo)波的大量模擬，發(fā)現(xiàn)模擬導(dǎo)波時(shí)一個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)有8個(gè)單元遠(yuǎn)遠(yuǎn)難以滿足要求，而在一個(gè)波長(zhǎng)內(nèi)有30個(gè)單元左右時(shí)模擬結(jié)果比較精準(zhǔn)，可以作為參

5、考值。
　　 三、在以往的研究中，研究者通常都忽略加載曲線周期數(shù)的影響，其實(shí)其對(duì)結(jié)果影響非常大。在高頻時(shí)，因波長(zhǎng)較短，所以應(yīng)大大地增加周期數(shù)。
　　 四、導(dǎo)波在自由錨桿中傳播時(shí)，錨桿的半徑不同，速度變化很大。在一個(gè)具體的條件下探索最佳激發(fā)波，用理論求解頻散曲線加數(shù)值模擬的方法是較為簡(jiǎn)單的方法。
　　 五、波傳播的速度是波頻率同波導(dǎo)半徑的乘積(f*a)的函數(shù)。在自由錨桿模型中波導(dǎo)半徑就是錨桿的半徑a，但在錨桿錨固體