Page 89 - 无损检测2021年第五期
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刘鹏飞, 等:
钢管混凝土构件的介质多相性及导波检测
图 12 不同激励频率、 不同骨料面积占比的
信号幅值变化曲线
综上所述, 激励频率不变而骨料面积占比增大
时, 首波波峰出现时间并不随之发生变化, 但幅值会
逐渐减小; 底端回波波峰出现时间呈线性提前, 幅值
也会逐渐减小。激励频率发生变化时, 首波波峰和
底端回波波峰的幅值随着激励频率的升高而降低,
导波传播的速度随之减小。在频散特性不明显的激
励频段内, 检测混凝土构件的导波回波信号在无缺
陷情况下的信号平稳段幅值远小于激励信号段幅值
和底端回波信号段幅值, 可忽略不计。因此, 缺陷检
测的关键就是确定频散特性不明显的激励频段。
2 钢管混凝土构件轴向缺陷引起的导波回
波信号变化
材料、 应力和缺陷等均会对钢管混凝土构件中
导波的传播产生影响, 使导波发生折射和反射, 导波
的能量也随之衰减 [ 7 ] 。利用导波的这种特性来对钢
管混 凝 土 构 件 中 的 轴 向 缺 陷 进 行 检 测。 在
ABAQUS 软件中创建直径为 100mm 的含轴向缺
陷的钢管混凝土构件模型, 并设置不同截面尺寸和
轴向长度的缺陷。该节仅探究缺陷截面尺寸和轴向
长度引起的导波回波信号的变化, 缺陷位置固定在
钢管混凝土模型中部。
将截面损伤定义为截面环形面积的缺失, 首先
对缺陷直径为 10mm 的构件进行检测, 不同长度缺 图 13 不同长度缺陷的响应信号( 缺陷直径为 10mm )
陷的响应信号如图 13 所示。
由图13可知, 信号平稳段对缺陷十分敏感, 即使
是截面损伤率仅为 0.99% 的情况下也可以很容易地
判断出构件是否存在缺陷。对直径为10mm 的中心
缺陷以及大径为 30mm 、 小径为 20mm 的环形缺陷
的信号平稳段的最大幅值进行统计, 绘制其随缺陷长
度的变化曲线, 结果分别如图14 , 15所示。
由图 14 , 15 可知, 当缺陷截面尺寸一定时, 随着
缺陷轴向长度的增大, 缺陷响应信号的平稳段的最 图 14 中心缺陷信号幅值随缺陷长度的变化曲线
大幅值先增大后减小。这是因为当缺陷轴向长度增 大时, 缺陷反射的信号幅值增大; 随着缺陷轴向长度
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2021 年 第 43 卷 第 5 期
无损检测
