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超声探测混凝土损伤和内部缺陷研究

作　者: 唐修生
导　师: 方璟；王五平
学　校: 南京水利科学研究院
专　业: 材料学
关键词: 混凝土超声波损伤声学参数超声波CT 射线追踪迭代重建算法扩张Kalman滤波法
分类号: TU755.7
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 558次
引　用: 21次
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内容摘要

本文的研究内容分为两大部分： (1)利用常规超声波技术对混凝土的损伤断裂特性进行试验研究对超声波在混凝土中的应用进行了总结，并对研究混凝土损伤的几种测试方法进行了比较。通过试验，得到了不同水灰比的立方体和棱柱体试块以及不同开口缝深的缺口梁的损伤演变与声学参数(声速和波幅)的关系，验证了混凝土损伤破坏机理。然后，从试验结果出发，讨论了以声学参数为损伤变量建立的损伤因子与荷载变化的关系。试验总结表明，声学参数与弹性模量、应力(应变)参量之间的耦合关系式与水灰比、试件形状、测点位置和荷载大小有关。利用声学参数的变化规律解决了梁中起裂荷载难以确定的问题。 (2)超声波CT技术及其在混凝土内部缺陷检测中的应用针对混凝土中声速随机分布性和内部缺陷有一定规律的特点，研究了一种将Snell定律与二次追踪技术相结合的射线追踪方法，利用VB语言自编程序实现了对混凝土介质中常见的几种缺陷模型的模拟追踪。对于反演算法，利用自编程序对迭代重建算法(ART算法和SIRT算法)和扩张Kalman滤波法进行了比较，并从理论上分析了三种算法的特点；分析了缺陷区不同速度条件下，三种反演算法针对射线模型和直线模型反演结果的稳定性；详细讨论了影响扩张Kalman滤波法反演精度的影响因素。最后，通过预制的试块模型试验检验了超声波CT技术在混凝土内部缺陷检测中的应用效果。

全文目录

第一章绪论  6-15
  第一节引言  6
  第二节混凝土超声波探伤  6-8
  第三节混凝土损伤研究现状  8-12
  第四节超声波探测混凝土内部缺陷研究现状  12-14
  第五节本文的主要研究工作  14-15
第二章超声探测混凝土损伤特性试验研究  15-36
  第一节引言  15-16
  第二节连续介质损伤力学  16-19
  第三节立方体和棱柱体的损伤与声学参数关系研究  19-29
  第四节缺口梁的损伤和断裂与声学参数关系研究  29-35
  第五节小结  35-36
第三章基于Snell定律的射线追踪程序实现及模拟计算  36-51
  第一节引言  36-37
  第二节基于Snell定律的射线追踪的原理和方法  37-40
  第三节程序的实现  40-46
  第四节模拟计算  46-50
  第五节小结  50-51
第四章超声波CT研究  51-71
  第一节超声波CT原理  51-54
  第二节超声波CT反演算法  54-63
  第三节超声波CT的检测技术  63-66
  第四节超声波CT在探测混凝土内部缺陷中的应用  66-70
  第五节小结  70-71
第五章结论与展望  71-73
  第一节本文的主要结论  71-72
  第二节前景与展望  72-73
参考文献  73-76
致谢  76

超声探测混凝土损伤和内部缺陷研究

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