工程层状结构中的弹性波及其应用

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1、学校代码10530学号201210301298分类号TB52.9密级硕士学位论文工程层状结构中的弹性波及其应用学位申请人赵玮玮指导教师龙士国教授学院名称材料科学与工程学院学科专业材料工程研究方向材料的无损检测技术二零一五年五月二十日TheelasticwaveoflayeredstructuresinengineeringanditsapplicationCandidateZhaoWeiweiSupervisorProfessorShiguoLongCollegeFacultyofMaterialsScienceandEngineer

2、ingProgramMaterialsEngineeringSpecializationNon-destructiveTestingTechnologyofMaterialsDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateMay20,2015湘巧大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研巧所取得的研巧成果。除了文中特别加臥标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研巧做出重要贡献

3、的个人和集体，均己在文中レッ明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承扭。＾＾（＾作者签名：日期；玄年＾月Ｓ日把带啤ｊ学位论女版权使用授枚书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被杳阅和借阅。本人授权湘潭大学可将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文索。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期啼命：＞化年中月日导师签名日期；叫ｒ年今月乐

4、日摘要层状结构是工程中普遍存在的结构类型，层状结构中的界面是工程中的关键部位，界面粘接质量的好坏直接影响着工程的运营年限和使用安全。因此，界面粘接质量的检测，是加强工程后续施工质量控制的重要保障，也是消除沉降、漏水、坍塌等安全隐患的必要手段，更是确保工程设计使用寿命的有效步骤。工程中常使用的检测方法是弹性波检测法，也是检测层介质界面加固粘接质量比较有效的无损检测方法，研究各因素对弹性波在工程的层状结构中的传播效应的影响，对合理设计出针对工程实际问题的检测方案具有重要的意义。本文的主要研究内容及结果如下：(1)层介质材料波阻抗比对弹

5、性波在工程层状结构中的传播影响。采用ANSYS有限元软件的瞬态动力学分析模块，分别建立介质置换层材料类型为混凝土、硬质岩、软质岩、泥岩的工程层状结构有限元模型。以界面粘接质量好坏进行划分，分别构造完整界面和缺陷界面模型，并进行求解分析，结果表明：异质性条件下相比均质性条件下，反射信号突出，并随介质波阻抗比降低愈加明显；因为缺陷的存在，使得应力波以扰动形式绕射传播到缺陷下表面，进而在内层介质中传递能量，而当介质波阻抗差异面明显时，透射能量减少，在缺陷两侧的反射能量增强。(2)界面粗糙度对弹性波在工程层状结构中的传播影响。采用ANSYS有

6、限元软件的瞬态动力学分析模块，分别建立以曲率为0、0.25、0.5、0.75、1来表征不同界面粗糙度的两层层状结构有限元模型。以界面形貌差异进行划分，分别构造出存在不同界面缺陷的模型，并进行求解和分析，结果表明：当界面出现复杂形貌并随粗糙度逐渐增加的情况下，多次反射次数逐渐减少、时间逐渐减短，当粗糙度达到一定程度时，开始出现反射波形，说明形成延时反射信号不一定是因为检测对象存在孔洞等缺陷，而只是界面粗糙程度较高导致。(3)界面缺陷对弹性波在工程层状结构中的传播影响。通过有限元软件ANSYS构造钢筋混凝土三层层状结构，首先为了判断缺陷尺

7、寸对弹性波在其中传播的影响，分别建立了缺陷横向尺寸变化对比的四组模型和缺陷纵向尺寸变化对比的四组模型，其次为了判断缺陷定位相对信号接收位置对弹性波传播影响，分别建立三组不同缺陷定位模型，并进行求解分析，结果表明：随着缺陷尺寸横向长度加长，反射信号波形初次反射波起跳时间提前，缺陷位置距离接收传感器位置越远，频谱图中高于共振主频的频率对应幅值增加，反射能量加强。通过本文的研究，对于采用弹性波法检测工程层状介质界面粘接质量的实施和数据分析具有一定的参考及指导意义。关键词：层状结构；界面粘接质量；弹性波；共振主频IAbstractLayere

8、dstructureiswidespreadingeotechnicalengineering,interfaceiscriticalpartoflayeredstructureingeotechnicalenginee