钢绞线缺陷超声导波检测信号特性实验研究

论文摘要

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。

论文目录

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