[發明專利]一種超聲檢測結構永存應力的方法

有效

• 申請號: 201810863440.8
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN109084917B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發明（設計）人: 張勁泉;鄭康琳;王陶;樊平;王磊
• 申請（專利權）人: 交通運輸部公路科學研究所
• 主分類號: G01L1/25
• 分類號: G01L1/25;G01L5/00;G01N29/04
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所 11399
• 代理人: 朱健;張國香

本發明提供了一種超聲檢測結構永存應力的方法，用于檢測材料為各向同性材料的結構受載后處于單向應力狀態時應力的大小，包括：測量結構受載后的第一波速v₁和第二波速v₂，所述第一波速v₁和第二波速v₂分別為傳播方向與應力σ方向平行的縱向波速v₁₁₁和傳播方向與應力σ方向垂直的縱向波速v₁₁₃，或，所述第一波速v₁和第二波速v₂分別為傳播方向與應力σ方向垂直質點振動方向與應力σ方向平行的橫波波速v₁₃₃和傳播方向及質點振動方向均與應力σ方向垂直的橫波波速v₁₃₂；獲取與第一波速v₁和第二波速v₂相關的材料常數K；根據所述第一波速v₁、第二波速v₂和與第一波速v₁和第二波速v₂相關的材料常數K得到結構受載后處于單向應力狀態時應力的大小。

技術領域

本發明涉及無損檢測技術領域，特別涉及一種超聲檢測結構永存應力的方法。

背景技術

結構永存應力是反映整個結構狀況重要的指標之一。實際結構中強度破壞實質上是因應力超過材料的強度造成的，過大的應力會導致結構開裂和結構局部破壞，往往導致結構的最終破壞。因此，永存應力的確定就顯得尤為必要。

目前對于結構永存應力的檢測主要采用有損檢測和無損檢測兩類方式。有損檢測法主要方法有鉆孔法、盲孔法和開植法，檢測過程為在混凝土表面粘貼應變傳感器，通過結構應力釋放前后應變片的變化，依據胡克定律計算結構永存應力。由于這些檢測方法都需要在結構上開孔或開槽，會對結構都有一定損傷和損壞。而且，這些有損的檢測方式在鉆孔或開槽的過程中都有較劇烈的機械擾動和較大的溫度變化，對應變測量的精度有較大的不利影響，因此這些方法很難在實際被推廣。目前無損的方法主要為超聲法，超聲波檢測混凝土應力的方法主要依據聲彈性理論，當一種材料被施加荷載并且產生變形之后，它的聲學特性也隨之發生變化。目前對于超聲波法檢測永存應力的一個方法是研究混凝土聲學參數與永存應力的關系，主要為研究單個聲學參數比如聲速、振幅、直達波頻率等與混凝土應力之間的關系，但目前從目前的研究結果來看，這些聲學參數對應力的變化不夠敏感，一些外界因素比如溫度、濕度、混凝土的配比等因素都會影響這些聲學參數，所以很難建立起這些聲學參數與混凝土應力之間的關系曲線以達到運用超聲檢測結構永存應力的目的。

發明內容

本發明提供一種超聲檢測結構永存應力的方法，用以更準確的測量結構的應力，并降低外界因素對結構應力測量的影響。

根據本發明實施例的第一方面，提供一種超聲檢測結構永存應力的方法，用于檢測材料為各向同性材料的結構受載后處于單向應力狀態時應力的大小，包括：

測量結構受載后的第一波速v₁和第二波速v₂，所述第一波速v₁和第二波速v₂分別為傳播方向與應力σ方向平行的縱向波速v₁₁₁和傳播方向與應力σ方向垂直的縱向波速v₁₁₃，或，所述第一波速v₁和第二波速v₂分別為傳播方向與應力σ方向垂直質點振動方向與應力σ方向平行的橫波波速v₁₃₃和傳播方向及質點振動方向均與應力σ方向垂直的橫波波速v₁₃₂；

獲取與第一波速v₁和第二波速v₂相關的材料常數K；

根據所述第一波速v₁、第二波速v₂和與第一波速v₁和第二波速v₂相關的材料常數K得到結構受載后處于單向應力狀態時應力的大小，具體為根據第一公式得到結構受載后處于單向應力狀態時應力的大??；所述第一公式為：