超聲波在混凝土裂縫檢測中的物理模擬研究.pdf

1、混凝土作為重要的土木工程材料，對控制工程質(zhì)量至關(guān)重要。但由于混凝土自身的特性，將不可避免地發(fā)生破壞。在對混凝土結(jié)構(gòu)造成破壞的各種缺陷中，裂縫是最為常見的一種。超聲波屬于彈性波，是機械振動傳播形式中的一種。利用超聲波中縱波的首波相位反轉(zhuǎn)原理能夠成功對混凝土構(gòu)件的裂縫深度進行檢測，所以該方法近年來成為了一種新的無損檢測方法，在工程領(lǐng)域得到了廣泛應用。
　　本論文主要介紹了利用超聲波檢測裂縫深度的基本原理，主要通過物理模擬實驗檢測裂縫深

2、度，輔助以數(shù)值模擬驗證物理模擬結(jié)果的準確性。物理模擬實驗通過自主搭建的超聲波波形采集系統(tǒng)采集接收到的首波波形，通過實驗確定了四種不同深度的裂縫模型，分別是無裂縫模型、2.5cm裂縫模型、5.0cm裂縫模型和10.0cm裂縫模型。物理模擬測線布置采用兩種測試方法:對稱排列測線、非對稱排列測線，采用不同的公式反算裂縫。數(shù)值模擬實驗只采用非對稱排列測線。
　　實驗結(jié)果表明:
　　1、由于裂縫的存在，超聲波在裂縫尖端發(fā)生繞射，接收到

3、的首波相位才會發(fā)生反轉(zhuǎn)。所以當介質(zhì)不存在裂縫時，首波相位也不會發(fā)生反轉(zhuǎn)。
　　2、對于一般淺裂縫(裂縫深度≤50cm)，實驗采用了2.5cm、5.0cm、10.0cm三種不同的裂縫深度進行對比，使用本論文中的實驗設(shè)備，發(fā)現(xiàn)對于5.0cm、10.0cm裂縫，無論是數(shù)值模擬實驗還是物理模擬實驗，測試裂縫深度與實際裂縫深度的誤差都是相對比較小的，測得裂縫深度值可靠。對于2.5cm裂縫，由于其深度與換能器直徑(3.0cm)十分接近，所以測