光纤干涉仪法检测GFRP梁分层的数值模拟

论文摘要

对于硬度很高的拉挤成型构件,要使其在徒手施加的荷载下产生分层的局部变形非常困难,本文介绍了一种在超声回弹波频谱分析基础上用光纤干涉仪来检测拉挤成型构件分层的方法,在梁中产生应力波,用表面粘贴的光纤干涉仪来接受应力波产生的输出信号,对此信号进行频谱分析可找到分层的大致位置。本方法与传统的无损探伤技术相比具有检测方便、实时控制、设备简单、处理简捷、可长期监测的优点,是一种快速、有效、简便的无损检测GFRP梁分层的新方法。本文对应力波在梁中的传播过程进行了理论研究,通过有限元软件ABAQUS,模拟了光纤干涉仪法检测GFRP梁分层的检测过程,验证了此检测方法的理论可行性,并对模拟的结果进行分析研究。本文所做的工作主要有以下几部分:(1)分析应力波在梁中的传播过程,对应力波的传播速度,垂直入射到平界面上时的反射和透射以及传播过程中的指向性和扩散性进行了理论研究。(2)通过有限元软件ABAQUS模拟光纤干涉仪法检测GFRP梁分层的检测过程,分析连续波作用下光纤干涉仪法检测GFRP梁分层的理论可行性,确定GFRP简支梁和连续梁可测得的分层最小长度以及分层可被感应范围,并与单探头法检测结果进行比较,验证了此方法的合理性。(3)分析脉冲波作用下光纤干涉仪法检测GFRP梁分层的理论可行性,确定GFRP简支梁和连续梁可测得的分层最小长度以及分层可被感应范围,并与连续波作用下光纤干涉仪法检测的结果进行比较。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 GFRP传统无损检测方法概况
• 1.2.2 光纤传感技术在土木工程中发展概况
• 1.3 本论文研究的内容和目的
• 第2章 梁中应力波的传播过程
• 2.1 引言
• 2.2 梁中应力波波速的研究
• 2.2.1 三维状态下的应力波波速研究
• 2.2.2 横向冲击下梁中应力波的传播
• 2.2.3 波群与群速度
• 2.3 超声波入射到平界面上时的反射和透射
• 2.4 超声波的声场
• 2.4.1 圆盘声源轴线上的声压分布
• 2.4.2 指向性与扩散角
• 2.5 本章小结
• 第3章 连续波作用下GFRP梁分层检测模拟
• 3.1 引言
• 3.2 光纤干涉仪法检测分层的方法及原理
• 3.3 有限元软件的选择
• 3.4 波动有限元法的一些设置
• 3.5 简支梁有限元模型的建立
• 3.5.1 有限元模型参数的设置
• 3.5.2 可测得的分层最小长度
• 3.5.3 分层可被感应的范围
• 3.6 连续梁有限元模型的建立
• 3.6.1 有限元模型参数的设置
• 3.6.2 检测方法可行性验证
• 3.6.3 光纤布置位置的探讨
• 3.6.4 可测得的分层最小长度
• 3.6.5 分层可被感应范围
• 3.7 本章小节
• 第4章 脉冲波作用下GFRP梁分层检测模拟
• 4.1 引言
• 4.2 脉冲波作用下简支梁分层检测分析
• 4.2.1 有限元模型参数设置
• 4.2.2 检测方法可行性验证
• 4.2.3 可测得的分层最小长度
• 4.2.4 分层可被感应范围
• 4.3 脉冲波作用下连续梁分层检测分析
• 4.3.1 有限元模型参数设置
• 4.3.2 检测方法可行性验证
• 4.3.3 可测得的分层最小长度
• 4.3.4 分层可被感应范围
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢