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基于冲击反射法的混凝土开口裂纹的研究

作　者: 赵国文
导　师: 向阳
学　校: 武汉理工大学
专　业: 轮机工程
关键词: 无损检测冲击反射法应力波开口裂纹时间延迟估计
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
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内容摘要

混凝土结构物的缺陷的无损检测是一个非常重要而又非常困难的研究课题，本论文在大量参阅了国内外关于混凝土结构物无损检测的研究资料后，结合本实验室的具体条件，应用冲击反射法集中对应力波在混凝土板块内传播速度和混凝土结构物内部开口裂纹深度的测量等一系列问题展开了研究。首先，综合分析了国内外关于混凝土结构物的无损检测特别是应用冲击反射法检测混凝土结构物缺陷的研究现状后，了解了目前存在的问题，明确了研究课题的方向和内容。接着，根据冲击反射法检测结构物缺陷的原理，以路面和桥面的开口裂纹为研究对象，制作了带有不同深度开口裂纹的混凝土板块，使用Sansalone等人开发的冲击反射法实验系统，用单传感器和双传感器分别对混凝土板块内应力波传播的速度和不同深度的开口裂纹进行了测量，得到了重要的实验数据。其次，对测量数据进行了误差分析，结果表明：(1)传感器及敲击点的位置对实验结果有一定的影响，当开口裂纹的深度较深时，传感器和敲击点的位置应该离裂纹较远；(2)当开口裂纹深度接近50毫米时，由于实验中所使用的小球产生的R波传播深度均超过50毫米，故很难测量出其开口裂纹的深度；(3)实验发现，小钢球直径的大小对裂纹深度的测量结果影响并不是很大，但是，波的开始上升和下降点的测量精度(即两信号的时间延迟)，对测量的结果有很大的影响。再次，由于两信号的时间延迟对测量结果有很大的影响，因而研究了用互相关时间延迟估计、相位谱时间延迟估计和高阶谱时间延迟估计的方法对测量数据进行了时间延迟估计，结果表明，三种时间延迟估计方法在各自适应的环境下使用，都能得到比较准确的时间延迟估计值。最后，基于Windows2000操作平台，用MATLAB6.1语言编制了冲击反射法测量系统的软件包。此测量系统能具有用单传感器测量波速、用双传感器测量波速、用双传感器测量混凝土板块开口裂纹的深度和测量公路路面的厚度等功能。整个系统具有友好的人机界面，操作简单，计算快捷，结果的显示直观。

全文目录

第1章绪论  8-12
  1.1 课题背景及意义  8-9
  1.2 国内外研究现状  9-10
  1.3 主要研究内容  10-12
第2章冲击反射法原理  12-24
  2.1 冲击反射法概述  12-14
  2.2 应力波原理  14-16
  2.3 单传感器测量波速  16-18
  2.4 双传感器测量波速  18-19
  2.5 测量开口裂纹的深度  19-22
    2.5.1 表面开口裂纹深度的测量  19-20
    2.5.2 直裂纹的测量  20-22
  2.6 小结  22-24
第3章混凝土冲击反射法检测的试验研究  24-36
  3.1 混凝土试件的设计制作  24-27
  3.2 试验设备与系统装置的组成  27-29
    3.2.1 试验设备介绍  27-28
    3.2.2 系统装置组成  28-29
  3.3 数据处理及误差分析  29-34
  3.4 实验结果分析  34
  3.5 小结  34-36
第4章信号的时间延迟估计处理  36-47
  4.1 基于相关分析的时延估计方法  36-37
    4.1.1 相关时延估计的基本原理  36-37
  4.2 基于高阶累积量的时延估计方法  37-43
    4.2.1 高阶累积量时延估计的基本原理  37-39
    4.2.2 实验结果及讨论  39-43
  4.3 基于相位谱估计的时延估计方法  43-46
    4.3.1 相位谱估计的时延估计的基本原理  43-45
    4.3.2 实验结果及讨论  45-46
  4.4 小结  46-47
第5章软件的开发与实现  47-63
  5.1 软件开发工具的选择  47
  5.2 程序的功能要求及程序结构设计  47-49
    5.2.1 应用程序的功能要求  47-48
    5.2.2 程序结构设计  48-49
  5.3 主界面  49-50
  5.4 用单传感器测量波速  50-53
  5.5 用双传感器测量波速  53
  5.6 混凝土开口裂纹的测量  53-55
  5.7 混凝土板厚的测量  55-57
  5.8 示波器控制编程  57-61
    5.8.1 TDS2002示波器简介  57
    5.8.2 示波器接口特性  57-58
    5.8.3 示波器的程序设计  58-61
  5.9 帮助系统  61
  5.10 小结  61-63
第6章结论与展望  63-65
  6.1 本文的主要工作  63-64
  6.2 研究展望  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-69
攻读硕士学位期间发表的论文  69

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