[發(fā)明專利]一種利用瑞利面波檢測(cè)結(jié)構(gòu)體表面裂縫深度的仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110312741.3
• 申請(qǐng)日: 2021-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113158512B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張偉光;韓道成;馬濤;黃曉明;范劍偉;吳孟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/23
• 分類號(hào): G06F30/23
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 李想

1.一種利用瑞利面波檢測(cè)結(jié)構(gòu)體表面裂縫深度的仿真方法，其特征在于，裂縫深度的探測(cè)步驟如下：

步驟1、在表面裂縫檢測(cè)區(qū)域布置激振點(diǎn)j、三個(gè)接收點(diǎn)即接收點(diǎn)a、接收點(diǎn)b、接收點(diǎn)c；且激振點(diǎn)與接收點(diǎn)a、接收點(diǎn)b、接收點(diǎn)c處于同一直線上；表面裂縫m位于接收點(diǎn)a與接收點(diǎn)b之間；

步驟2、利用接收點(diǎn)b與接收點(diǎn)c的數(shù)據(jù)可以得到瑞利面波的波速V_R：

式中，d₀為接收點(diǎn)b、接收點(diǎn)c之間的距離，t_b為接收點(diǎn)b的時(shí)程曲線豎向位移最大值對(duì)應(yīng)的時(shí)間，t_c為接收點(diǎn)c的時(shí)程曲線豎向位移最大值對(duì)應(yīng)的時(shí)間；

步驟3、利用接收點(diǎn)a、接收點(diǎn)b的時(shí)程曲線數(shù)據(jù)可以得到最大峰值比值α：

式中，A_a為接收點(diǎn)a的時(shí)程曲線豎向位移最大值，A_b為接收點(diǎn)b的時(shí)程曲線豎向位移最大值；

步驟4、在有限元軟件中實(shí)現(xiàn)施加具有不同中心頻率f的點(diǎn)荷載，如下式所示：

F(t)＝F_max[1-2π²f²(t-t₀)²]exp[-π²f²(t-t₀)²]

式中，F(xiàn)_max為點(diǎn)荷載的峰值，f為點(diǎn)荷載的中心頻率，t₀為點(diǎn)荷載峰值對(duì)應(yīng)的時(shí)間，t為時(shí)間，F(xiàn)(t)為以時(shí)間t為變量關(guān)于力的函數(shù)；

步驟5、通過(guò)步驟3得到的振幅峰值比值α與步驟4得到的中心頻率f的荷載繪制α-f關(guān)系曲線，確定α-f關(guān)系曲線中的穩(wěn)定點(diǎn)Q，Q點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率為f_q；當(dāng)點(diǎn)荷載的中心頻率為f_q時(shí)，由步驟2中的公式計(jì)算對(duì)應(yīng)中心頻率f_q的瑞利面波波速V_Rq；由下式可以算出該固體介質(zhì)中心頻率為f_q得到瑞利面波對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ_q：

由上式得到的瑞利面波對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ_q,λ_q/2即為結(jié)構(gòu)體表面裂縫的深度。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用瑞利面波檢測(cè)結(jié)構(gòu)體表面裂縫深度的仿真方法，其特征在于：所述的步驟5中α-f關(guān)系曲線中通過(guò)該曲線首次下降至最低點(diǎn)并過(guò)渡到要平穩(wěn)段之間的夾角點(diǎn)為Q點(diǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用瑞利面波檢測(cè)結(jié)構(gòu)體表面裂縫深度的仿真方法，其特征在于：步驟4中在激振點(diǎn)激發(fā)具有不同中心頻率f的點(diǎn)荷載，中心頻率f分別取值為1Hz、10Hz、100Hz、500Hz、1000Hz、5000Hz、10000Hz、20000Hz、30000Hz、40000Hz、50000Hz、60000Hz、70000Hz、80000Hz、90000Hz、10000Hz、110000Hz、120000Hz、130000Hz、140000Hz、150000Hz、200000Hz。