[發(fā)明專利]一種定量描述固體中裂縫情況的實驗裝置和方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202211517170.8 | 申請日： | 2022-11-30 |
| 公開（公告）號： | CN115932042A | 公開（公告）日： | 2023-04-07 |
| 發(fā)明（設計）人： | 陳廣智;馬彤;華斯亮;張靜亞;韓志達 | 申請（專利權(quán)）人： | 常熟理工學院 |
| 主分類號： | G01N29/04 | 分類號： | G01N29/04 |
| 代理公司： | 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204 | 代理人： | 張俊范 |
| 地址： | 215500 江*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 定量 描述 固體 裂縫 情況 實驗 裝置 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種定量描述固體中裂縫情況的實驗裝置，包括金屬板，設有厚度方向貫穿金屬板的若干螺紋通孔，孔內(nèi)擰入螺絲。本發(fā)明還公開了定量描述固體中裂縫情況的實驗方法，根據(jù)金屬板的振動模態(tài)、波峰波節(jié)位置以及聲波的使用類型經(jīng)過仿真確定需要擰入螺絲的螺紋通孔的位置、數(shù)量以及螺絲的扭矩，設置泵波裝置和探測尾波裝置，分別由發(fā)生器通過功率放大器后與換能器電連接固定于金屬板的側(cè)邊；接收換能器固定連接于金屬板的側(cè)邊；前置放大器與接收換能器以及探測尾波發(fā)生器電連接，數(shù)據(jù)采集器用于采集所述探測尾波發(fā)生器發(fā)出的信號以及采集接收換能器接收的信號。本發(fā)明可定量制造模擬固體材料中裂縫，方便非線性聲學無損檢測研究。
技術領域
本發(fā)明涉及一種裂縫實驗裝置和方法，特別是涉及一種定量描述固體中裂縫情況的實驗裝置和方法。
背景技術
復雜材料中的微裂縫情況，例如混凝土、巖石等復雜土木材料往往不會是完整的，其內(nèi)部含有各種類別與大小不同的孔隙、顆粒、隨機裂縫等，一定程度與數(shù)量的裂縫會對整個土木材料與結(jié)構(gòu)造成重大影響，因此在材料損傷早期對其裂縫情況進行研究是非常有必要的，理論研究中可以通過數(shù)學建模等多種手段定量定性的制造裂縫情況以便進行不同參數(shù)研究，但在實驗研究中，在固體材料中定量制造微裂縫是非常困難的，尤其是亞臨界裂縫或封閉式裂縫。現(xiàn)有方法中主要有通過熱輻射、激光輻射、實體敲擊、大功率振動等方法來制造固體材料中的裂縫，但是對裂縫的大小與數(shù)量進行精準控制都是難以實現(xiàn)的，因此通常只能按照區(qū)域損傷程度進行研究。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術的缺陷，本發(fā)明提供了一種定量描述固體中裂縫情況的實驗裝置，目的是定量制造模擬固體材料中裂縫以便進行材料早期損傷的非線性聲學無損檢測研究。
本發(fā)明技術方案如下：一種定量描述固體中裂縫情況的實驗裝置，包括金屬板，所述金屬板設有厚度方向貫穿金屬板的若干螺紋通孔，所述螺紋通孔內(nèi)擰入與所述螺紋通孔匹配的螺絲。該裝置通過螺紋通孔與螺絲的螺紋接觸模擬固體中裂縫。
進一步地，所述金屬板的厚度與長度比小于1：10，所述金屬板的厚度與寬度比小于1：10。
進一步地，所述金屬板上的所述螺紋通孔為隨機分布。
進一步地，包括泵波裝置、探測尾波裝置、接收換能器、前置放大器以及數(shù)據(jù)采集器，所述泵波裝置包括泵波發(fā)生器、泵波功率放大器和泵波換能器，所述泵波發(fā)生器通過所述泵波功率放大器與所述泵波換能器電連接，所述泵波換能器固定連接于所述金屬板的側(cè)邊；所述探測尾波裝置包括探測尾波發(fā)生器、探測尾波功率放大器和探測尾波換能器，所述探測尾波發(fā)生器通過所述探測尾波功率放大器與所述探測尾波換能器電連接，所述探測尾波換能器固定連接于所述金屬板的側(cè)邊；所述接收換能器固定連接于所述金屬板的側(cè)邊；所述接收換能器以及所述探測尾波發(fā)生器電連接至所述前置放大器；所述數(shù)據(jù)采集器于所述前置放大器電連接用于采集所述探測尾波發(fā)生器發(fā)出的信號以及用于采集所述接收換能器接收的信號。
進一步地，所述泵波發(fā)生器的泵波頻率為15～50kHz，所述探測尾波發(fā)生器的探測尾波頻率為200～800kHz。
一種定量描述固體中裂縫情況的實驗方法，基于上述定量描述固體中裂縫情況的實驗裝置進行，包括以下步驟：
步驟1、將所述金屬板豎直放置，并根據(jù)所述金屬板的振動模態(tài)、波峰波節(jié)位置以及聲波的使用類型經(jīng)過仿真確定需要擰入螺絲的螺紋通孔的位置、數(shù)量以及螺絲的扭矩；
步驟2、啟動泵波發(fā)生器和探測尾波發(fā)生器并由所述采集所述探測尾波發(fā)生器發(fā)出的信號以及用于采集所述接收換能器接收的信號并計算相對速率變化θ和剩余非相關系數(shù)Kd隨泵波激勵幅值變化。
本發(fā)明所提供的技術方案的優(yōu)點在于：
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