[發(fā)明專(zhuān)利]基于高階聲彈性超聲導(dǎo)波的對(duì)稱(chēng)截面桁條的軸向應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711338717.7
• 申請(qǐng)日: 2017-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108168745B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 武湛君;楊正巖;張佳奇;劉科海;周凱;鄭躍濱;馬書(shū)義;高東岳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01L1/25
• 分類(lèi)號(hào): G01L1/25;G01L5/173
• 代理公司: 大連東方專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種基于高階聲彈性超聲導(dǎo)波的對(duì)稱(chēng)截面桁條的軸向應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1：利用半解析有限元求解無(wú)應(yīng)力下桁條的相速度和群速度頻散曲線，分析頻散曲線，選取頻散較小的模態(tài)和激勵(lì)頻率段；

S2：將預(yù)應(yīng)力條件下波的傳播分為預(yù)應(yīng)力變形過(guò)程和波傳播兩個(gè)過(guò)程，波傳播的過(guò)程利用高階聲彈性半解析有限元求解不同應(yīng)力下的相速度曲線，并求解應(yīng)力靈敏度曲線，即相速度變化值曲線△cp＝cp_σ-cp₀，cp_σ是軸向應(yīng)力為σ時(shí)的相速度值，cp₀是無(wú)應(yīng)力時(shí)的相速度值；

S3：分析對(duì)稱(chēng)截面結(jié)構(gòu)得到應(yīng)力靈敏度曲線，結(jié)合S1的結(jié)果，選取最佳導(dǎo)波模態(tài)和相應(yīng)激勵(lì)頻率作為軸向應(yīng)力監(jiān)測(cè)的模態(tài)和激勵(lì)頻率；

S4：根據(jù)半解析有限元的結(jié)果求得選取模態(tài)的陣型圖，并根據(jù)其特征設(shè)計(jì)適合進(jìn)行應(yīng)力監(jiān)測(cè)的傳感器陣列；

S5：對(duì)對(duì)稱(chēng)截面結(jié)構(gòu)激勵(lì)端和接收端傳感器進(jìn)行安裝，一端表面安裝導(dǎo)波激勵(lì)源，另一端表面安裝導(dǎo)波接收器以接收激發(fā)的導(dǎo)波信號(hào)；

S6：桁條中導(dǎo)波與應(yīng)力相關(guān)的信號(hào)特征提?。河?jì)算不同應(yīng)力下的理論相移△t，擬合相移曲線，通過(guò)該擬合的曲線在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獲取應(yīng)力對(duì)比于無(wú)應(yīng)力的相移，通過(guò)擬合的曲線獲取應(yīng)力實(shí)現(xiàn)桁條導(dǎo)波應(yīng)力監(jiān)測(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高階聲彈性超聲導(dǎo)波的對(duì)稱(chēng)截面桁條的軸向應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法，其特征還在于：

S2中將預(yù)應(yīng)力條件下波的傳播過(guò)程分為受預(yù)應(yīng)力變形過(guò)程和波傳播過(guò)程兩個(gè)過(guò)程，應(yīng)力變形過(guò)程假設(shè)材料是各向同性的彈性材料，波傳播過(guò)程則假設(shè)材料為超彈性材料，S21：采用Murnaghan理論模型得到在應(yīng)力變形下的波傳播過(guò)程的控制方程，

其中，

S22：對(duì)于對(duì)稱(chēng)截面結(jié)構(gòu)，施加x方向的載荷時(shí)，材料在某種意義上是橫向同性的，因此張量的對(duì)稱(chēng)性表示為，

S22根據(jù)式(1)可得到彈性常數(shù)中的每一項(xiàng)，其中，

。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于高階聲彈性超聲導(dǎo)波的對(duì)稱(chēng)截面桁條的軸向應(yīng)力監(jiān)測(cè)方法，其特征在于：S6中計(jì)算不同應(yīng)力下的理論相移△t采用如下方式，

x₀為激發(fā)到接收信號(hào)的距離，△x為x₀乘上應(yīng)變，擬合相移曲線，通過(guò)該擬合的曲線，在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中獲取應(yīng)力對(duì)比于無(wú)應(yīng)力的相移，通過(guò)擬合的曲線獲取應(yīng)力，實(shí)現(xiàn)桁條導(dǎo)波應(yīng)力監(jiān)測(cè)，其中，cp₀為無(wú)應(yīng)力下的相速度，相速度變化值△cp＝cp_σ-cp₀。