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钢绞线缺陷超声导波检测信号特性实验研究

作　者: 熊红芬
导　师: 武新军；徐江
学　校: 华中科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: 无损检测磁致伸缩导波钢绞线信号特性缺陷
分类号: TH878.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

钢绞线作为预应力结构的主要构件之一,其健康状况直接关系到结构的安全性。本学位论文结合国家863项目“斜拉索锚固区磁致伸缩导波检测关键技术的研究”,对钢绞线缺陷磁致伸缩导波检测信号特性进行了深入研究。根据钢绞线由七根钢丝捻制而成的结构特征,本文首先研究了其组成单元-钢丝缺陷导波检测信号特性。采用有限元法分别获得了导波反射系数与缺陷轴向长度、横截面积的关系曲线,并进行了实验验证。在此基础上,给出了基于多频率检测的缺陷定量方法。其次通过实验研究了两种不同断丝状态下钢绞线导波检测信号特性。钢绞线单根钢丝多处断口检测结果表明:断口的存在会造成导波向前传播能量的衰减,但钢丝间的接触应力会让导波在已断钢丝中继续传播。该结果在钢绞线不同钢丝多处断口检测信号中得到了验证。比较两种断丝情况下断口回波信号幅值,得出钢绞线钢丝间接触状况对缺陷信号有明显影响这一结论。然后通过设计与制作模拟的坑蚀、大面积腐蚀和硫酸盐腐蚀等缺陷,研究了钢绞线腐蚀导波检测信号特性。结果表明缺陷回波波形与腐蚀区长度密切相关,这与钢丝中理论仿真结果基本相符。最后针对钢绞线小缺陷信号识别存在的难题,采用经验模态分解算法对钢绞线导波检测信号进行了处理。通过将小缺陷检测信号分解为一系列的固有模态函数,与无缺陷检测信号分解结果相比,可在前两阶固有模态函数中发现小缺陷回波信号。此方法可快速准确地识别小缺陷回波,为钢绞线小缺陷定性检测提供了一种有效的处理方法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
1 绪论  9-16
  1.1 课题概述  9-11
  1.2 国内外研究概况  11-15
  1.3 论文主要工作  15-16
2 钢丝缺陷导波检测信号特性研究  16-32
  2.1 引言  16-17
  2.2 钢丝缺陷导波检测的有限元模拟  17-24
  2.3 钢丝缺陷导波检测实验  24-31
  2.4 本章小结  31-32
3 钢绞线断丝导波检测实验研究  32-43
  3.1 引言  32
  3.2 钢绞线断丝试样  32-33
  3.3 钢绞线单根钢丝多处断口导波检测实验  33-38
  3.4 钢绞线不同钢丝多处断口导波检测实验  38-42
  3.5 本章小结  42-43
4 钢绞线腐蚀导波检测实验研究  43-52
  4.1 引言  43
  4.2 钢绞线腐蚀试样  43-45
  4.3 钢绞线坑蚀导波检测实验  45-46
  4.4 钢绞线大面积腐蚀导波检测实验  46-51
  4.5 本章小结  51-52
5 钢绞线导波检测信号EMD 处理方法研究  52-60
  5.1 HHT 理论基础  52-54
  5.2 钢绞线小缺陷导波检测实验及信号处理结果  54-59
  5.3 本章小结  59-60
6 论文总结与展望  60-62
  6.1 论文总结  60-61
  6.2 研究展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-69
附录攻读学位期间发表学术论文目录  69

钢绞线缺陷超声导波检测信号特性实验研究

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