混凝土路面脱空红外成像检测及有限元数值模拟研究

论文题目: 混凝土路面脱空红外成像检测及有限元数值模拟研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 结构工程

作者: 高翔

导师: 管昌生

关键词: 红外成像技术,路面脱空,热传导,有限单元法

文献来源: 武汉理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 随着我国国民经济的迅速发展,我国的公路事业也发展迅猛,由于车辆荷载的重复作用,混凝土板下局部出现了脱空,对于如何检测混凝土路面板的脱空一直没有很好的方法。 本文探讨一种新的混凝土路面脱空得检测方法——红外成像检测技术,常规的检测方法劳动强度大、速度慢、并且对路基造成破损,红外成像检测方法是无损检测中的一种新技术,具有非接触性、快速、准确、直观等独特优势,具有良好的应用发展前景,它是依据物体的红外辐射—表面温度—材料特性三者间的内在关系,借助红外热像仪把来自目标的红外辐射转变为可见的热图像通过热图像特征分析,直观地了解物体的表面温度分布,进而达到推断物体内部结构和表面状态的目的。 本文基于热传导理论,运用大型有限元软件,对该方法进行了数值模拟,为工程利用提供必要的理论依据,并将所得结果与实验对比分析,有重要的工程应用价值和实际意义。 本文的主要内容如下: 1.简述了混凝土路面脱空检测的方法,探讨一种新的红外成像检测技术。 2.介绍红外成像技术的原理及该技术的理论依据,以及在土木工程中的应用。 3.介绍热传导理论及热传导微分方程和边界条件,混凝土的热学性能及混凝土细观模拟研究方法。 4.有限元理论及热传导问题的有限元研究方法,对混凝土路面脱空的红外检测方法进行数值模拟,与实验结果对比,并用有限元方法做了进一步的研究,理论上得到其检测最大厚度及脱空形状与表面温度分布的初步定性关系。

论文目录:

第1章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 国内外现状

1．3 本文的主要工作

第2章 红外成像技术及土木工程的应用

2．1 红外检测原理及仪器

2．1．1 红外辐射原理及影响因素

2．1．2 红外热像仪及其原理

2．2 红外检测的理论依据及检测方式

2．2．1 红外检测的理论依据

2．2．2 红外检测的检测方式

2．3 红外检测技术在土木工程中的应用

2．3．1 外墙饰面砖粘贴质量检测

2．3．2 粘钢和钢管混凝土质量检测

2．3．3 结构混凝土火灾受损、冻融冻坏检测

2．3．4 其他检测

第3章 混凝土热传导理论与研究

3．1 热传导及基本概念

3．1．1 热传导基本概念

3．1．2 热传导微分方程

3．1．3 热传导方程的定解条件

3．2 混凝土的热学性能及混凝土细观数值模拟研究方法

3．2．1 混凝土热学性能

3．2．2 混凝土细观数值模拟方法

3．3 混凝土路面温度场边界条件

3．3．1 对流换热

3．3．2 辐射换热

3．3．3 路表辐射吸收率

第4章 混凝土路面脱空有限元数值模拟

4．1 有限元基本原理

4．1．1 微分方程的等效积分形式

4．1．2 加权余量法

4．2 热传导方程的有限元解法

4．3 ANSYS瞬态热分析的基本步骤

4．3．1 建立模型

4．3．2 施加荷载并求解

4．3．3 检查计算结果

4．4 混凝土脱空的有限元数值模拟

4．4．1 模型简化及初始温度的设定

4．2．2 施加温度荷载

4．4．3 有限元模拟的数值求解

4．5 数值解与试验结果的对比及分析

4．6 路面检测最大厚度与不同形状脱空的有限元的分析

4．6．1 检测最大厚度

4．6．2 不同形状脱空的分析

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

发布时间: 2006-01-04

参考文献

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