基于微波檢測(cè)的混凝土結(jié)構(gòu)仿真及反演研究.pdf

1、微波無損檢測(cè)技術(shù)是新興發(fā)展起來的一門高頻電磁無損檢測(cè)技術(shù)，有著廣泛的應(yīng)用前景。這種技術(shù)是基于測(cè)量工件表面的高頻電磁場(chǎng)來檢測(cè)其內(nèi)部的缺陷或結(jié)構(gòu)分布。
　　本文首先闡述了微波無損檢測(cè)技術(shù)的原理、特點(diǎn)、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。在電磁場(chǎng)理論的基礎(chǔ)上，根據(jù)鋼筋和混凝土的介電特性，得到微波在混凝土結(jié)構(gòu)中傳播時(shí)在鋼筋表面發(fā)生反射及散射遵循的規(guī)律。比較了高頻求解正逆問題各種數(shù)值計(jì)算方法的特點(diǎn)，最終選擇有限元法，矩量法以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演算法對(duì)課題中

2、各問題進(jìn)行研究。
　　基于有限元算法理論，通過建立適合鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)高頻分析的三維模型，對(duì)指定區(qū)域施加載荷以及邊界條件進(jìn)行求解，其結(jié)果形象直觀地顯示了鋼筋在混凝土中的水平分布情況，隨后分析了鋼筋位置與散射場(chǎng)分布的對(duì)應(yīng)關(guān)系。同時(shí)對(duì)多處不同位置的鋼筋結(jié)構(gòu)進(jìn)行仿真，得到相應(yīng)的特征信號(hào)，建立了應(yīng)用于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)反演的數(shù)據(jù)庫(kù)。
　　隨后，本課題設(shè)計(jì)了基于矩量法的高頻電磁場(chǎng)仿真分析試驗(yàn)，根據(jù)圖形用戶界面建立模型并對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行劃分，利用FEKO

3、軟件的卡片系統(tǒng)對(duì)必要的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，通過后處理器查看結(jié)果并顯示散射場(chǎng)分布。最終將該結(jié)果與ANSYS仿真試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，曲線變化趨勢(shì)較一致，符合實(shí)際檢測(cè)需求。
　　神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有高度非線性的并行處理信息的能力，充分考慮混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋位置和散射場(chǎng)之間存在的復(fù)雜非線性關(guān)系，引入用于結(jié)構(gòu)反演的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和廣義回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法，實(shí)現(xiàn)了鋼筋深度的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中選擇梯度下降動(dòng)量法、Levenberg-Marquadt反傳算法以及量