[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

说明书

本发明涉及一种利用瑞利面波检测结构体表面裂缝深度的仿真方法，属于无损探测领域。利用表面裂缝检测区域布置激振点、接收点a、接收点b、接收点c；表面裂缝m位于接收点a与接收点b之间；通过最大峰值比值及不同中心频率的点荷载绘制关系曲线；通过该关系曲线标定稳定点Q，由稳定点Q对应的频率为；点荷载的中心频率为时，由公式计算对应中心频率的瑞利面波波速；即为结构体表面裂缝的深度。本发明利用瑞利面波检测结构体表面裂缝深度的仿真方法，利用瑞利面波影响深度有限这一重要特性，大于表面裂缝深度的瑞利面波可以绕过裂缝尖端传播到表面裂缝对侧，反映能够绕过裂缝尖端的瑞利面波占总的瑞利面波的比重便是指数。

技术领域

本发明涉及一种利用瑞利面波检测结构体表面裂缝深度的仿真方法，属于无损探测领域。

背景技术

随着工程结构物工作时长的增加，以道路为例，在道路表面会出现各种形式的裂缝，在实际养护工作中，我们需要确定裂缝的深度，以此作为一个重要来确定养护时间点及养护对策。传统的方法—钻芯取样，存在影响交通、工作强度大等不足；新兴的探地雷达技术存在灵敏度较低、稳定性低等不足。

瑞利面波勘探技术早期用于地层的勘探，基于瑞利面波的影响深度主要集中在半个波长深度范围内，即能量主要集中在半个波长深度范围内，随着裂缝深度的增加，很少的能量可以传播到裂缝另一侧，基于此可以测定裂缝的深度。目前在仿真角度可以证明该方法的可行性。

发明内容

本发明针对现有的无损检测技术存在的灵敏度较低等不足，提供的利用瑞利面波检测结构体表面波表面裂缝深度的有限元方法从仿真角度证明利用瑞利面波检测表面裂缝深度的可行性与准确性。

本发明采用如下技术方案：

本发明所述的利用瑞利面波检测结构体表面裂缝深度的有限元方法，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l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振幅峰值比值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不同中心频率f的荷载，如下式所示：

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

式中，F_max为点荷载的最大值，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；