激勵方式對工程層狀結(jié)構(gòu)缺陷超聲響應(yīng)的影響.pdf

1、層狀結(jié)構(gòu)是一種重要的工程單元結(jié)構(gòu)，其界面粘接質(zhì)量及各層結(jié)構(gòu)質(zhì)量直接關(guān)系到工程結(jié)構(gòu)的安全性及耐久性，故工程層狀結(jié)構(gòu)缺陷檢測非常重要。超聲檢測是工程無損檢測及質(zhì)量評價的重要手段。但是利用超聲波探測工程層狀結(jié)構(gòu)的內(nèi)部缺陷，存在響應(yīng)信號信噪比(SNR)較低及回波不易識別等問題。超聲檢測是基于激勵-介質(zhì)-響應(yīng)過程的檢測方法，欲提高響應(yīng)的質(zhì)量，在介質(zhì)一定的情況下，只能改變超聲檢測的激勵方式。為了更加合理地設(shè)計出針對工程層狀結(jié)構(gòu)缺陷的檢測方案，本文研

2、究了激勵方式對層狀結(jié)構(gòu)缺陷超聲響應(yīng)的影響，其主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：
　　(1)研究了激勵頻率對工程層狀結(jié)構(gòu)缺陷超聲響應(yīng)的影響。采用ANSYS軟件的瞬態(tài)動力學(xué)模塊，建立界面缺陷的兩層工程層狀結(jié)構(gòu)有限元模型。對分層粘結(jié)結(jié)構(gòu)缺陷檢測中常用的超聲激勵頻率細(xì)分為31組進(jìn)行模擬計算，對響應(yīng)信號的波速、幅值、積分值、非線性系數(shù)等響應(yīng)參數(shù)進(jìn)行分析，結(jié)果表明：在50KHz-200KHz之間，透射響應(yīng)峰值參數(shù)及積分值參數(shù)隨著頻率的增加呈遞減趨勢，入

3、射波包的峰值參數(shù)及積分值參數(shù)隨頻率的增加先下降后上升，并都在165KHz得到最小值。反射響應(yīng)與入射信號峰值的比值在75KHz-130KHz時較大，積分值比在80KHz-120KHz時較大。
　　(2)研究了脈沖時間寬度對工程層狀結(jié)構(gòu)缺陷超聲響應(yīng)的影響。采用ANSYS軟件的LS-DYNA模塊，建立內(nèi)層介質(zhì)缺陷的兩層工程層狀結(jié)構(gòu)有限元模型，用不同脈沖時間寬度的激勵信號進(jìn)行了加載并求解分析，結(jié)果表明：響應(yīng)信號受激勵脈沖時間寬度的影響，當(dāng)

4、脈沖時間寬度小于40?s時，響應(yīng)的峰值參數(shù)隨脈沖時間寬度的增加而增加。當(dāng)脈沖時間寬度超過40?s后，響應(yīng)的峰值參數(shù)趨于穩(wěn)定。超聲波在層狀結(jié)構(gòu)中傳播的過程中存在頻率衰減的現(xiàn)象，導(dǎo)致超聲響應(yīng)的主頻向左偏移。偏移量隨著脈沖時間寬度的增加而減小。脈沖時間寬度為10μs時，主頻發(fā)生了明顯偏移。
　　(3)研究了Chirp編碼信號檢測工程層狀結(jié)構(gòu)缺陷的方法。針對傳統(tǒng)超聲檢測混凝土層狀結(jié)構(gòu)界面缺陷中SNR低、響應(yīng)信號不易識別的問題，提出了用Ch