[發(fā)明專(zhuān)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(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/23
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/23
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 李想

本發(fā)明涉及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，屬于無(wú)損探測(cè)領(lǐng)域。利用表面裂縫檢測(cè)區(qū)域布置激振點(diǎn)、接收點(diǎn)a、接收點(diǎn)b、接收點(diǎn)c；表面裂縫m位于接收點(diǎn)a與接收點(diǎn)b之間；通過(guò)最大峰值比值及不同中心頻率的點(diǎn)荷載繪制關(guān)系曲線(xiàn)；通過(guò)該關(guān)系曲線(xiàn)標(biāo)定穩(wěn)定點(diǎn)Q，由穩(wěn)定點(diǎn)Q對(duì)應(yīng)的頻率為；點(diǎn)荷載的中心頻率為時(shí)，由公式計(jì)算對(duì)應(yīng)中心頻率的瑞利面波波速；即為結(jié)構(gòu)體表面裂縫的深度。本發(fā)明利用瑞利面波檢測(cè)結(jié)構(gòu)體表面裂縫深度的仿真方法，利用瑞利面波影響深度有限這一重要特性，大于表面裂縫深度的瑞利面波可以繞過(guò)裂縫尖端傳播到表面裂縫對(duì)側(cè)，反映能夠繞過(guò)裂縫尖端的瑞利面波占總的瑞利面波的比重便是指數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及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，屬于無(wú)損探測(cè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著工程結(jié)構(gòu)物工作時(shí)長(zhǎng)的增加，以道路為例，在道路表面會(huì)出現(xiàn)各種形式的裂縫，在實(shí)際養(yǎng)護(hù)工作中，我們需要確定裂縫的深度，以此作為一個(gè)重要來(lái)確定養(yǎng)護(hù)時(shí)間點(diǎn)及養(yǎng)護(hù)對(duì)策。傳統(tǒng)的方法—鉆芯取樣，存在影響交通、工作強(qiáng)度大等不足；新興的探地雷達(dá)技術(shù)存在靈敏度較低、穩(wěn)定性低等不足。

瑞利面波勘探技術(shù)早期用于地層的勘探，基于瑞利面波的影響深度主要集中在半個(gè)波長(zhǎng)深度范圍內(nèi)，即能量主要集中在半個(gè)波長(zhǎng)深度范圍內(nèi)，隨著裂縫深度的增加，很少的能量可以傳播到裂縫另一側(cè)，基于此可以測(cè)定裂縫的深度。目前在仿真角度可以證明該方法的可行性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有的無(wú)損檢測(cè)技術(shù)存在的靈敏度較低等不足，提供的利用瑞利面波檢測(cè)結(jié)構(gòu)體表面波表面裂縫深度的有限元方法從仿真角度證明利用瑞利面波檢測(cè)表面裂縫深度的可行性與準(zhǔn)確性。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明所述的利用瑞利面波檢測(cè)結(jié)構(gòu)體表面裂縫深度的有限元方法，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(xiàn)上；表面裂縫l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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)數(shù)據(jù)可以得到振幅峰值比值α：

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

步驟4、在有限元軟件中實(shí)現(xiàn)施加不同中心頻率f的荷載，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)荷載的最大值，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(t)為以時(shí)間t為變量關(guān)于力的函數(shù)；