超聲波在混凝土裂縫檢測中的物理模擬研究.pdf

1、混凝土作為重要的土木工程材料，對控制工程質量至關重要。但由于混凝土自身的特性，將不可避免地發(fā)生破壞。在對混凝土結構造成破壞的各種缺陷中，裂縫是最為常見的一種。超聲波屬于彈性波，是機械振動傳播形式中的一種。利用超聲波中縱波的首波相位反轉原理能夠成功對混凝土構件的裂縫深度進行檢測，所以該方法近年來成為了一種新的無損檢測方法，在工程領域得到了廣泛應用。
　　本論文主要介紹了利用超聲波檢測裂縫深度的基本原理，主要通過物理模擬實驗檢測裂縫深

2、度，輔助以數(shù)值模擬驗證物理模擬結果的準確性。物理模擬實驗通過自主搭建的超聲波波形采集系統(tǒng)采集接收到的首波波形，通過實驗確定了四種不同深度的裂縫模型，分別是無裂縫模型、2.5cm裂縫模型、5.0cm裂縫模型和10.0cm裂縫模型。物理模擬測線布置采用兩種測試方法:對稱排列測線、非對稱排列測線，采用不同的公式反算裂縫。數(shù)值模擬實驗只采用非對稱排列測線。
　　實驗結果表明:
　　1、由于裂縫的存在，超聲波在裂縫尖端發(fā)生繞射，接收到

3、的首波相位才會發(fā)生反轉。所以當介質不存在裂縫時，首波相位也不會發(fā)生反轉。
　　2、對于一般淺裂縫(裂縫深度≤50cm)，實驗采用了2.5cm、5.0cm、10.0cm三種不同的裂縫深度進行對比，使用本論文中的實驗設備，發(fā)現(xiàn)對于5.0cm、10.0cm裂縫，無論是數(shù)值模擬實驗還是物理模擬實驗，測試裂縫深度與實際裂縫深度的誤差都是相對比較小的，測得裂縫深度值可靠。對于2.5cm裂縫，由于其深度與換能器直徑(3.0cm)十分接近，所以測