冲击回波法混凝土缺陷检测的数值模拟

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发布时间：2021-09-08

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冲击回波法混凝土缺陷检测的数值漠拟
焦严令，韩晓健’，何文俊
(‘’南京工业大学土木工程学院，江苏南京21 1816；
z中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司，陕西西安712000)
[摘要] 运用ABAQUS有限元软件对带有不同尺寸孔洞的混凝土模型的瞬态冲击过程进行瞬态响应模拟，得到各尺寸
孔洞下模型表面的冲击响应时程曲线．计算混凝土模型的波速，通过FIT变换，分析孔洞的横向尺寸及其与深度比值对模型
厚度及其孔洞深度检测精度的影响。最后，文章给出了最小可检孔洞应满足的条件，以及孔洞对构件厚度检测的影响程度。
【关键词] 仿真分析；冲击回波法；混凝土结构；缺陷模拟
【中图分类号】TU375 【文献标识码】A 【文章~ -11005—6270(2016)01—0044-03
Numerical Simulating of Impact-Echo Method on the Defects of Concrete Structure
JIAO Yan—ling HAN Xiao-jian HE Wen-jun
(1．School of Civil Engineering，Nanjing TECH University，Nanjing Jiangsu 21 1816 China；2．Changqing Downhole Technology
Service Company of CNPC Chuanqing Drilling Engineering Co．，Ltd，Xi'an Shaanxi 712000 China)
Abstract：Finite element software ABAQUS is used to simulate the transient response of the concrete structure
model with different size holes transient process of impact．Impulse response time history curves are obtained
in the surface of the concrete structure model with different size holes．Then，the P-velocity can be calculated．
By the FfTr transformation．analyzing the detection precision in the thickness of the model and the depth of
holes has been influenced by the lateral dimension of the holes and the depth ratio．Finally，the paper put
forward the corresponding condition on the minimum detectable holes and the effect of holes on the detection
precision of the thickness of the mode1．
Key words：simul~ing analysis；impact-echo method；concrete structure；defect simulation
0 前言
随着我国社会的高速发展．混凝土材料大量的应用于
基础设施建设中由于设计缺陷和施工质量控制不严导致
混凝土结构在养护阶段和正常使用阶段不可避免的产生了
裂缝、蜂窝、孔洞、磨损和侵蚀等各种缺陷。这些缺陷严重的
危害了整个结构的可靠性、使用性和耐久性，已经成为全世
界关注的问题
混凝土结构内部缺陷的无损检测方法目前主要运用超
声法、冲击回波法【1]和探地雷达法。其中冲击回波法是20世
纪80年代发展起来的无损检测技术。它是基于弹性波与混
凝土结构边界和内部缺陷部位相互作用产生共振．由共振
频率得到混凝土结构厚度、缺陷位置和表面开口裂纹深度
的无损检测方法目前冲击回波法的研究主要集中在以下4
个领域
(1)运用有限元分析手段．模拟弹性波在不同形状和尺
寸的混凝土结构中的传播．了解应力波在混凝土结构中的
传播规律和缺陷处的回波特征．为实验研究提供理论依据．
比较典型的案例就是对陈栅子大桥T梁梁肋裂缝的有限元
数值模拟{41
(2)对冲击源的选择及研究，选择小钢球作为冲击源．因
小钢球产生的应力波波形轮廓清晰．便于后期对信号的处理．
并且可以通过调整钢球的直径产生不同频率范围的应力波
(3)从时域波形的分析到频域图谱的分析，在频谱图上
可以清晰的分辨出结构底部和内部缺陷处产生的共振频
率．通过不同的共振频率可以得到不同缺陷的位置和深度．
为冲击回波检测仪器的实用化提供理论依据。
(4)使用高灵敏度的传感器。准确的测定结构层表面的
垂直振动。
其中．运用有限元软件对弹性波在混凝土结构中的传
播规律进行模拟．是目前研究冲击回波法工作原理的主要
手段．目前主要运用ABAOUStzl、LS—DYNA~和MSC．MARCt~
【收稿日$112015．09．25
[作者简介】焦严令，(1989一)，南京工业大学土木工程学院，硕士
研究生．主要从事无损检测技术应用研究。