超声波在混凝土中传播的数值模拟

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1、中图分类号UDCP63l550硕士学位论文学校代码密级超声波在混凝土中传播的数值模拟10533Numericalsimulationofultrasonicwavepropagationinconcrete作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：余涛地质资源与地质工程地球探测与信息技术地球科学与信息物理学院朱自强教授一一呻中南大学2013年5月原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学或其他单位的学位或证书而使用

2、过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：金渣日期：立监年—生月丑日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。超声波在混凝土中传播的数值模拟摘要：超声波法因穿透能力强，检测设备简单，操作方便，检测成本低廉等优点，广泛应用于混凝土无损检测领域

3、。然而，混凝土是高度非均匀的多相复合材料，声学参数和混凝土缺陷的相关关系非常复杂，因此，亟待研究超声波在混凝土中的传播规律，为混凝土超声无损检测技术提供理论依据和参考。本文选用了对非均匀介质适应能力较强的弹性动力学有限积分技术(EHT)数值方法计算超声波波场：文中详细推导了EFIT离散公式，并对自由边界条件和吸收边界条件进行了讨论。为了更真实地模拟混凝土介质，从细观角度分析了混凝土的成分，将混凝土简化成水泥砂浆基体和骨料填充物组成的二相复合材料，进而探讨了随机椭圆骨料的生成投放过程，建立了含骨料的二维数值混凝土模型。论文采用EFIT方法，模拟了超声波在混凝土介质中的传播，分析了混凝土中

4、骨料对超声波传播的影响，研究表明混凝土中骨料会引起超声波的多重散射，波型转换，能量衰减等现象，降低了超声检测信号的信噪比；研究了超声波在含空洞、裂隙等缺陷的混凝土模型中传播规律及预应力梁孔道模型中超声波的传播特点；同时模拟了超声相控阵的传播模式。这些模拟结果，直观地呈现了超声波在混凝土中的传播过程，为混凝土超声检测信号的数据处理和反演成像提供了一些有益的认识。图40幅，表1个，参考文献62篇。关键词：超声波；弹性动力学有限积分技术；混凝土模型：数值模拟分类号：P631IINumericalsimulationofultrasonicwavepropagationinconcreteAb

5、stract：Ultrasonicmethodsarewidelyusedinthenon-destructivetesting、ofconcretebecausetheyhaveoutstandingadvantagesinpenetratingability,instruments，operationandtestingcost．However，concreteisastronglyheterogeneoussolidincludingaggregates，cracksandporosity．Itrepresentsanimportantbutalsoverychallenging

6、objectforultrasonicnon—destructivetestingmethods．Sowehavetostudytheultrasonicwavepropagationprocesssystematicallyforunderstandingtherelationshipbetweenacousticparametersandflawsofconcrete．Inthepresentpapertheelastodynamicfiniteintegrationtechnique(EFIT)isusedtocalculateultrasonicwavepropagationb

7、ecauseofitssuitabilityforheterogeneousmaterials．TheprocessofEFITdiscretizationisdescribedindetail．Theeffectofinternalboundariesinthemediuminthesenseofchangesinthematerialparametersisautomaticallyhandledbythenumericalmethod．M