基于匹配追踪的L模态超声导波检测复合 绝缘子芯棒缺陷研究

传统的复合绝缘子缺陷检测方法主要集中在芯棒外部结构的缺陷上,并不能有效发现芯棒本身中的缺陷,为此提出了一种针对芯棒本身缺陷且能定量估计缺陷大小的检测方法:基于匹配追踪的L模态超声导波检测。通过建立芯棒模型分析了L模态超声导波在芯棒中的传播特性,确定了导波检测的频率范围。基于理论分析,以10周期40 k Hz的导波为激励信号,选取芯棒缺陷轴向长度为8 mm和2 mm,进行了有限元仿真和实验。仿真和实验结果表明:L模态超声导波能准确地检测出复合绝缘子芯棒中的缺陷,且通过Gabor原子构建波形字典,运用匹配追踪算法估计出芯棒缺陷轴向长度的相对误差分别为5. 4%和16. 35%。理论分析、有限元仿真和实验一起验证了该方法的可行性、有效性,为复合绝缘子芯棒缺陷的检测和定量分析提供了一种新的思路。     

钢丝缺陷磁致伸缩导波检测信号特性实验研究

缆索体系作为现代土木建设广泛应用结构之一,作为主要承载部件对整体结构的安全性和使用寿命至关重要。磁致伸缩导波无损检测技术在缆索损伤和腐蚀检测方面具有检测长度大,覆盖结构区域广等优势,逐渐成为应用广泛的缆索新型无损检测方法。磁致伸缩导波无损检测技术在损伤和腐蚀的定性问题上已经比较稳定,缺陷尺寸和缺陷回波的定量关系与诸多因素有关,本文对缆索的基本单元高强钢丝的缺口检测信号进行了实验研究,得到缺陷回波反射系数与钢丝缺陷截面损失率的关系,发现其与抛物线非常近似;本研究为钢丝及钢丝拉索的损伤和腐蚀磁致伸缩导波无损检测的定量评价提供了基础。     

不锈钢波纹管检测换能器的设计与应用研究

研制了一种用于不锈钢波纹管检测的磁致伸缩换能器。首先选用多物理场耦合分析软件对圆管的磁场分布规律进行有限元仿真,证实增加铁磁性条带后,磁场强度显著提高。而后通过均匀包裹一层镍合金薄带的方式,改进了磁致伸缩换能器的结构,并成功识别出环向裂纹缺陷。同时分析了试验过程中不确定度的来源,推导出了仅含有直接测量值的标准不确定度合成公式。研究结果为采用磁致伸缩换能器进行不锈钢波纹管缺陷无损评价提供了理论依据。     

建筑幕墙龙骨缺陷压电超声导波检测的仿真与试验

为了更有效地检测幕墙龙骨的损伤缺陷,保障矩形管在使用过程中的支撑结构安全性,采用Ansys数值仿真和试验研究相结合的方式,提出一种基于压电超声导波的矩形管损伤缺陷的检测方法.利用有限元仿真分析矩形钢管导波传播特性和频散曲线,通过试验分析,比对不同模态的导波在矩形钢管的传播特点以及损伤对传播的影响,并确定PZT压电片的位...     

基于独立成分分析的尖轨导波监测信号处理方法研究

道岔尖轨属于一种非规则变截面波导,复杂的结构导致其在应用导波进行检测时,存在的模态众多,而尖轨本身也处于一种动态且复杂的工作状态,以上因素造成对于超声导波监测信号使用传统的残差分析的方法难以解读的问题。因此,通过基准信号与当前信号在同一特征空间分解的方式,对空间中表征缺陷对于监测信号影响的维度进行了分析,提出了基于独立成分分析的尖轨导波监测信号处理方法,在理论分析的基础上使用超声导波监测仪对尖轨进行了模拟监测实验。研究结果表明:使用本处理方法能够对尖轨导波监测信号进行分解,从中提取有效信息实现缺陷的准确判别与定位,对于同一组缺陷,监测结果信噪比残差分析法更高。     

相位加权的矢量全聚焦超声阵列成像方法研究

常规矢量全聚焦成像仅利用检测信号的幅值信息,其成像质量受噪声、栅瓣和旁瓣等的影响大。综合利用检测信号的幅值和相位信息,本文提出两种相位加权的矢量全聚焦成像方法。首先,对全矩阵数据的相位信息进行分析,提取出两种相位特征参数:相位一致因子(Phase Coherence Factor:PCF)和极性一致因子(Sign Coherence Factor:SCF);然后,将全阵列划分为若干子阵列,分别利用两种相位特征参数对各个子阵列的成像幅值进行加权,求取加权幅值特征向量;最后,对所有子阵列的加权特征向量进行合成,得到两种加权的矢量全聚焦成像,并从中提取出裂纹方向及尺寸等特征信息。将三种矢量全聚焦成像方法应用于不同缺陷检测仿真及实验验证,结果表明,3种方法均可以实现缺陷方向识别与长度定量测量;但相位加权矢量全聚焦成像效果明显优于常规矢量全聚焦成像结果,其成像信噪比及分辨率更高,缺陷角度及长度测量结果更准确。本文研究工作为缺陷无损评价提供了可行的技术手段。     

超声导波检测管道任意方向缺陷的数值研究

腐蚀为管道安全带来了巨大的潜在威胁,为了有效的对管道进行评估,利用数值方法研究了L(0,2)模态超声导波检查任意方向缺陷的有效性以及敏感性。研究结果表明,L(0,2)导波可以检测任意方向的缺陷,但在检测灵敏度上有所不同,当缺陷平行于管道轴线时,缺陷回波能量最低,当缺陷与轴线的夹角逐渐增大,并最终垂直于轴线时,缺陷回波能量最大,说明L(0,2)模态更适用于检测环向缺陷。     

基于自适应最稀疏时频分析的电力线线夹段缺陷检测研究

电力钢绞线是电能输送的载体,电塔上的悬垂线夹是提拉电力钢绞线的关键部件。悬垂线夹结构具有半封闭特点,导致线夹内的钢绞线在受到风载、雨水侵蚀或雷击等外部作用后,更易产生较为隐蔽的缺陷。为有效检测线夹段架空线缆的状态,根据线缆的常见缺陷特征及导波特性,提出了一种基于ASTFA和信号时频熵的损伤识别方法。首先,对GJ100型钢绞线中的导波传播特性进行分析;其次,引入自适应最稀疏时频分析算法和时频熵构建损伤评估指标,并对有限元仿真信号进行指标计算,初步验证该指标的有效性;最后,实验室及现场的实验证明了该方法具有可行性。结果表明：（1）低频低阶纵向导波更适用于钢绞线检测,本文选取64 kHz的L(0,1)模态;（2）随着损伤程度的增加,损伤评估指标的值上升,且导波频率对指标值的影响有限;（3）根据实验划分了损伤程度评价范围,现场试验证明该指标较为可靠。     

混凝土的合成孔径聚焦成像

由于超声波在混凝土中传播时指向性很差、衰减也大,传统的检测方式很难准确检测出其内部缺陷。为了得到清晰的得到内部缺陷的位置信息,应用合成孔径聚焦成像的方式对混凝土的3个方向进行成像。经过试验得到了混凝土内部缺陷3个方向视图,每个视图得到缺陷的一个位置形状信息。综合3个方向的成像信息,可以较清晰的得到混凝土内部的位置信息。     

某候车楼伤病缺陷的检测分析与加固处理

介绍了对某客运站候车楼建筑伤病及缺陷的分析及处理。在对建筑的全面检测和诊断基础上,对结构出现的裂缝等缺陷进行了综合分析,找出其成因,并对结构的安全性进行了分析,进而运用综合技术手段进行加固补强处理。经加固补强处理后,该建筑在安全性及耐久性方面得到了提高,能满足其正常的使用。     

全长黏结型锚杆高频超声导波检测应用研究

分析高频纵向轴对称超声导波在全长黏结型锚杆中传播的特性。在不同频率范围内,锚杆中同一模态的衰减特性及速度差别较大。理论上,在1 MHz以上,高阶纵向轴对称模态在特定频率下的轴向位移集中于杆中心,衰减最小,且能量速度最大,可用于全长黏结型锚杆的质量检测。同时建立实验系统,在1.13～2.85 MHz频率范围内对直径φ22 mm、长度1 m的埋于水泥中的无缺陷锚杆进行了频率扫描,并根据实验结果做出第一次端面回波速度和幅值随频率变化曲线,分别与理论能量速度频散曲线和衰减频散曲线相吻合,并且对埋于水泥中带单缺陷锚杆进行导波检测。研究结果表明导波可用于锚杆长度检测及缺陷定位。最后,将此规律应用于在直径为φ18 mm,长度为2 m的锚杆工程现场检测,检测结果较为理想,验证高频超声导波可以应用于全长黏结型锚杆的无损检测。     

无损检测技术在城市燃气管道的应用

从钢质管道检测和PE管道检测两方面,对比分析了超声相控阵、数字射线、超声导波、微波等无损检测技术的特点以及在城市燃气管道的应用场景。通过实验验证了超声相控阵和数字射线检测技术对PE管道电熔接头和热熔接头的检测效果。超声相控阵检测技术可以用于钢质管道焊缝检测和PE管道电熔接头检测,可有效检测出钢质管道焊缝和PE管道电熔接头中各类缺陷,可以检测出PE管道热熔接头中的金属物和非金属物夹杂缺陷。数字射线检测技术可以有效检测出钢质管道焊缝中各种缺陷,可以检测出PE管道电熔接头和热熔接头中金属物夹杂缺陷。超声导波检测技术能够进行快速、长距离钢质管道管体缺陷检测,但无法有效识别焊缝中的缺陷。微波技术能够有效检测出PE管道热熔接头中的未充分熔合、夹杂等缺陷,相关标准的制定将有效推进微波检测技术的使用。     

隧道内部预制装配式柱基节点有限元分析

近年来,大直径盾构隧道双层车道结构在公路隧道领域得到快速发展,其内部双层车道结构的施工也逐渐向全预制化方向发展。以在建的上海市诸光路隧道为背景,对其内部立柱-基座预制节点进行研究。通过ABAQUS有限元软件,对整体现浇、灌浆套筒连接、灌浆波纹管连接三种试件进行了三维精细化有限元分析,分析结果表明:预制灌浆套筒和灌浆波纹管连接节点试件承载力与整体现浇试件相同;灌浆波纹管连接试件与整体现浇试件在柱底出现塑性铰;灌浆套筒连接试件除在柱底出现塑性铰外,套筒上方钢筋应力和混凝土损伤也较大。     

在役天然气管道缺陷检测新技术概述

分析了传统的管道缺陷检测技术的缺点,论述了超声导波检测技术、超声相控阵检测技术、衍射时差检测技术的工作原理和优点。     

建筑基桩中结合反射波法有限元分析的无损检测技术研究

建筑基桩的安全性和稳定性是确保建筑物结构完整性和使用寿命的关键因素。本研究针对道路建筑基桩的无损检测问题,提出了一种基于反射波法有限元分析方法。过程中选取扭剪波作为数据收集介质,对扭剪波的传播形式进行了研究,使用ANSYS有限元软件对无损检测数值进行模拟,并使用显示求解提升准确性,之后对扭剪波在基桩内部的波速进行了修正优化,最后设计了不同基桩缺陷情况的建模参考模型。实验结果表明,研究方法在进行系统响应效率测试时,检测缩径缺陷损害涉及高度为0.5 m时的系统响应时间为约54 ms;进行有效检测高度分析时,研究方法在离析缺陷和断桩缺陷中的有效检测高度为29.9 m。说明研究方法能够有效完成对基桩的无损检测且具有较好的检测性能。     

基于ABAQUS的旁孔透射法数值分析

研究致力于采用无损检测方法解决既有建筑桩基检测过程中桩长识别以及缺陷段判定的问题。在简要介绍旁孔透射法后,对该方法采用了三维有限元数值分析进行论证,建立了三维完整桩-地基土模型及三维缺陷桩-地基土模型,并施加脉冲荷载进行动力时程分析,得到了桩侧一定距离处旁孔内的压缩波信号,并对压缩波到达时间、幅值、深度、桩长等信息进行了综合分析。结果表明:旁孔透射法能够克服上部结构对桩基检测的影响,方法可靠,值得推广。     

铁路钢波纹管涵洞的计算分析

柔性、高强度的钢波纹管涵洞不仅具有适应地基与基础变形的能力,而且由于轴向波纹的存在,使其更具有优良的受力特征.波纹管涵造价低、设计简单、施工简单、施工工期短等优点,作为新型的涵洞类型具有广泛的应用前景.通过对铁路钢波纹管涵洞的力学性能进行有限元受力分析,对波纹管涵洞的设计提出了建议.     

时频分析技术在桥梁预应力管道注浆质量检测中的应用

管道注浆质量直接影响到预应力混凝土桥梁的承载能力和耐久性,亟待发展注浆质量无损检测技术。时频分析技术是波纹管声波检测资料分析的重要手段,它通过分析时间-频率域内振动能量的分布规律,实现对梁板与波纹管振动模式的分析,识别出纵波、横波和各模态的Lame波及其相应的传播速度,与偏移成像技术相结合,有效地确定注浆质量缺陷的位置。     

冲击回波法识别孔道灌浆缺陷尺寸的研究

针对建筑结构中后张法预应力孔道的灌浆缺陷,采用冲击回波法对灌浆缺陷的识别进行研究。采用ANSYS/LS-DYNA软件建立了5种不同灌浆情况的有限元模型,同时建立了3组现场试验模型,采用冲击回波法进行了检测,得到了不同灌浆情况模型的频谱响应。通过对比理论计算频率与现场实测频率,研究了缺陷程度、预应力孔道材料、缺陷横截面周长对厚度主频和关键频率的影响,分析了不同因素对检测结果产生的误差;根据缺陷横截面半周长与名义厚度比值和板厚偏移率的关系推导了计算缺陷横截面周长的公式。结果表明：越靠近厚度主频,缺陷和钢绞线响应关键频率计算值与实测值的误差越小,越远离厚度主频其误差越大;一般密度的钢筋和箍筋对检测结果无影响;计算与实测的关键频率均随缺陷程度的增大而降低,且与厚度主频的变化趋势一致;塑料孔道模型的厚度主频和关键频率较金属孔道普遍向低频漂移,但各关键频率的影响系数和厚度主频的影响系数保持一致,可以据此估算出缺陷程度;缺陷尺寸越大,检测构件厚度越小,误差越小。     

导波在锚固金属杆中传播机理的研究

运用波动的经典理论,提出了导波在金属杆嵌入层“变截面”传播时波速改变的“等效弹性模量”的概念。对导波在锚固金属杆中的传播,尤其是在金属杆与锚固交界面处的传播机理进行理论分析,并提出了在锚固交界面处导波以耦合“低频脉冲”传播的思想。这一概念,可以解释运用导波进行无损检测得到的时域分析图中信号发生的“时滞”与波形拉平现象。