[发明专利]一种利用瑞利面波检测结构体表面裂缝深度的仿真方法

权利要求书

1.一种利用瑞利面波检测结构体表面裂缝深度的仿真方法，其特征在于，裂缝深度的探测步骤如下：

步骤1、在表面裂缝检测区域布置激振点j、三个接收点即接收点a、接收点b、接收点c；且激振点与接收点a、接收点b、接收点c处于同一直线上；表面裂缝m位于接收点a与接收点b之间；

步骤2、利用接收点b与接收点c的数据可以得到瑞利面波的波速V_R：

式中，d₀为接收点b、接收点c之间的距离，t_b为接收点b的时程曲线竖向位移最大值对应的时间，t_c为接收点c的时程曲线竖向位移最大值对应的时间；

步骤3、利用接收点a、接收点b的时程曲线数据可以得到最大峰值比值α：

式中，A_a为接收点a的时程曲线竖向位移最大值，A_b为接收点b的时程曲线竖向位移最大值；

步骤4、在有限元软件中实现施加具有不同中心频率f的点荷载，如下式所示：

F(t)＝F_max[1-2π²f²(t-t₀)²]exp[-π²f²(t-t₀)²]

式中，F_max为点荷载的峰值，f为点荷载的中心频率，t₀为点荷载峰值对应的时间，t为时间，F(t)为以时间t为变量关于力的函数；

步骤5、通过步骤3得到的振幅峰值比值α与步骤4得到的中心频率f的荷载绘制α-f关系曲线，确定α-f关系曲线中的稳定点Q，Q点对应的频率为f_q；当点荷载的中心频率为f_q时，由步骤2中的公式计算对应中心频率f_q的瑞利面波波速V_Rq；由下式可以算出该固体介质中心频率为f_q得到瑞利面波对应的波长λ_q：

由上式得到的瑞利面波对应的波长λ_q,λ_q/2即为结构体表面裂缝的深度。

2.根据权利要求1所述的利用瑞利面波检测结构体表面裂缝深度的仿真方法，其特征在于：所述的步骤5中α-f关系曲线中通过该曲线首次下降至最低点并过渡到要平稳段之间的夹角点为Q点。

3.根据权利要求1所述的利用瑞利面波检测结构体表面裂缝深度的仿真方法，其特征在于：步骤4中在激振点激发具有不同中心频率f的点荷载，中心频率f分别取值为1Hz、10Hz、100Hz、500Hz、1000Hz、5000Hz、10000Hz、20000Hz、30000Hz、40000Hz、50000Hz、60000Hz、70000Hz、80000Hz、90000Hz、10000Hz、110000Hz、120000Hz、130000Hz、140000Hz、150000Hz、200000Hz。