[发明专利]一种超声检测结构永存应力的方法

说明书

本发明提供了一种超声检测结构永存应力的方法，该方法是利用结构永存应力能够引起超声波中不同时段的波形波速产生不同的变化的效应，来测量在单向受力情况下物体构建对应的结构永存应力，该方法采用的超声波中不同时段的波形波速这类声学参数对应应力变化的响应具有较大的敏感度，并且还能直接测量获得结构永存应力这类绝对应力值，从而提高结构永存应力的测量精度和便捷性。

技术领域

本发明涉及超声波无损检测的技术领域，特别涉及一种超声检测结构永存应力的方法。

背景技术

结构永存应力是用于反映和评定物体结构整体状况的其中一个重要指标。结构永存应力对于工程结构设计和评价具有重要的参考意义，物体结构内部发生的强度破坏实质上是由于其内部的结构永存应力超过构成该物体结构的材料所能承受的最大强度而造成的，过大的结构永存应力会导致物体结构发生开裂以及内在局部破坏的情况，同时这也是物体结构发生最终破坏的直接原因。为了保证物体结构的免受应力作用而发生不可逆的破坏，有必要准确地确定物体结构内部的结构永存应力。

目前，结构永存应力的检测手段主要包括有损检测法和无损检测法这两种类型。其中，有损检测法中的常用方法具体包括钻孔法、盲孔法和开植法，有损检测法在检测过程中基本上需要在混凝土表面粘贴应变传感器，通过应变传感器检测结构应力释放前后的检测量变化情况，并依据胡克定律计算得到相应的结构永存应力，但是有损检测法都需要在物体结构上开孔或者开槽，这样会对物体结构产生不同程度的损伤，此外，在开孔或者开槽的过程中会给物体机构带来较剧烈的机械扰动和较大的温度变化，这对于以电信号为检测量的应变传感器都会产生较大的不利影响，因此有损检测法很难在实际应用中推广；无损检测法中常用的方法包括超声波检测法，该超声波检测法的实施理论基础为声弹性理论，即当某一材料被施加荷载并产生形变后，其声学特性也随之发生相应变化。通过超声波检测法能够研究混凝土声学参数与结构永存应力之间的关系，该关系具体包括单个声学参数(如声速、振幅、直达波频率等)与混凝土结构永存应力之间的关系，但是该声学参数对应结构永存应力的变化响应并不敏感，并且温度、湿度和混凝土自身配比等这些外界因素都会对该声学参数产生不良影响，故基于超声波检测法很难实现通过构建该声学参数与混凝土结构永存应力之间的曲线关系以精确计算出结构永存应力具体情况的目的；此外，目前已经存在的技术中有通过比较不同应力状态下接收超声波尾波的时移变化来检测应力变化的方法，该方法能够以较高的精度检测出结构的应力的变化值，但该方法只能检测结构的应力变化值，而不能检测结构永存应力这样的绝对物理值。

发明内容

在物体结构的无损检测中，特别是物体结构的超声波无损检测中，由于现有的基于超声波无损检测而实现混凝土声学参数与混凝土结构永存应力的关系研究以及超声尾波干涉检测结构应力变化两者分别存在声学参数对于应力变化响应不敏感、声学参数易受外界因素干扰和不能测量计算结构永存应力这类绝对应力值等缺陷，这使得准确测量计算物体结构的结构永存应力依然存在很大的困难，从而严重地限制超声波无损检测在测量结构永存应力方面的应用。

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种超声检测结构永存应力的方法，该方法的基本原理为：超声波传播应力的各向异性效应导致当移速超声波穿过受力构件时，受应力的影响通过不同散射路径的超声波波速变化也将不同，进而导致接收波不同时段的波形波速产生不同的变化效应，该方法就是利用该效应来测量在单向受力情况下物体构件对应的结构永存应力，该方法采用的超声波中不同时段的波形波速这类声学参数对应应力变化的响应具有较大的敏感度，并且还能直接测量获得结构永存应力这类绝对应力值，从而提高结构永存应力的测量精度和便捷性。

本发明提供一种超声检测结构永存应力的方法，所述方法用于检测由各向同性材料形成的结构处于单向应力受载状态时的应力值，其特征在于，所述方法包括：

步骤(1)，向所述结构发送一超声波，并接收透射穿过所述结构的超声波，同时记录所述透射的超声波对应的波束曲线；