本文將與大家分享，功率放大器在(zai)超(chao)聲技術(shu)鋁板(ban)損傷(shang)監控實驗研究中的(de)應用(yong)，希望能對各位工程師(shi)有所幫助與啟發。

　　粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)問(wen)題是一個很早就引起工程界(jie)關注(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)問(wen)題，材(cai)料(liao)間的(de)(de)(de)(de)(de)良好粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)是保證不(bu)同(tong)材(cai)料(liao)共(gong)同(tong)受力與(yu)(yu)變形(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)基(ji)本(ben)前(qian)提．傳(chuan)統檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)拉拔試驗(yan)會對(dui)(dui)構(gou)件造成一定(ding)損(sun)傷，有時(shi)甚至無法(fa)進(jin)行(xing)(xing)試驗(yan)．超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)無損(sun)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)（ＮＤＴ）為檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)性(xing)能(neng)(neng)帶來了(le)(le)(le)方便，目前(qian)，對(dui)(dui)于數字化(hua)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)已取得(de)了(le)(le)(le)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)成果．文(wen)獻［１］采用(yong)(yong)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)脈沖回波(bo)法(fa)對(dui)(dui)鋁合(he)金材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)性(xing)能(neng)(neng)進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)(le)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)；文(wen)獻［２－３］分別(bie)采用(yong)(yong)對(dui)(dui)側法(fa)討論(lun)了(le)(le)(le)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)中(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)和混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)界(jie)面上由于腐(fu)蝕(shi)引起的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)問(wen)題，并與(yu)(yu)腐(fu)蝕(shi)試驗(yan)進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)(le)對(dui)(dui)比；文(wen)獻［４－５］考(kao)慮了(le)(le)(le)碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)布的(de)(de)(de)(de)(de)層數及(ji)與(yu)(yu)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)界(jie)面的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)對(dui)(dui)碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)加固(gu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)受彎(wan)全過程進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)(le)聲(sheng)(sheng)學(xue)參(can)(can)數分析(xi)；文(wen)獻［６］根(gen)據超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)中(zhong)聲(sheng)(sheng)學(xue)參(can)(can)數的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)對(dui)(dui)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)與(yu)(yu)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)(de)脫粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)(le)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)；文(wen)獻［７］對(dui)(dui)受拉作用(yong)(yong)下(xia)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)與(yu)(yu)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)在(zai)粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)失效前(qian)界(jie)面處粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)裂縫的(de)(de)(de)(de)(de)變化(hua)對(dui)(dui)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)振幅的(de)(de)(de)(de)(de)影響進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)(le)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)；文(wen)獻［８］利用(yong)(yong)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)多次(ci)衰減法(fa)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)并檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)了(le)(le)(le)圓(yuan)筒的(de)(de)(de)(de)(de)筒體(ti)與(yu)(yu)底(di)座粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)強度；文(wen)獻［９］對(dui)(dui)纖(xian)(xian)維(wei)－金屬(shu)層板粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)接質量(liang)進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)(le)非(fei)線(xian)性(xing)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)評(ping)(ping)價(jia)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)；文(wen)獻［１０－１１］對(dui)(dui)金屬(shu)／非(fei)金多層粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)構(gou)的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)接質量(liang)進(jin)行(xing)(xing)了(le)(le)(le)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)；文(wen)獻［１２－１３］利用(yong)(yong)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)的(de)(de)(de)(de)(de)聲(sheng)(sheng)時(shi)、首(shou)(shou)波(bo)幅度、聲(sheng)(sheng)速、接收波(bo)形(xing)及(ji)頻(pin)率等聲(sheng)(sheng)學(xue)參(can)(can)量(liang)分別(bie)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)了(le)(le)(le)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)板底(di)面砂(sha)漿(jiang)(jiang)層的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)和鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)中(zhong)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)與(yu)(yu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)管膠結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)不(bu)良等缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)，還確(que)定(ding)出(chu)了(le)(le)(le)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)大小范圍(wei)及(ji)嚴重程度；文(wen)獻［１４］利用(yong)(yong)首(shou)(shou)波(bo)聲(sheng)(sheng)時(shi)法(fa)和波(bo)形(xing)識別(bie)法(fa)檢(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)了(le)(le)(le)預埋件錨板與(yu)(yu)混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)質量(liang)，并建(jian)立了(le)(le)(le)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)判別(bie)方法(fa)．ＨＴＣＭ砂(sha)漿(jiang)(jiang)是一種新型混(hun)(hun)(hun)凝(ning)(ning)(ning)(ning)土(tu)(tu)(tu)加固(gu)修復材(cai)料(liao)，與(yu)(yu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)之間的(de)(de)(de)(de)(de)粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)缺(que)(que)(que)陷(xian)(xian)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)相對(dui)(dui)較(jiao)少(shao)，本(ben)文(wen)開展了(le)(le)(le)超(chao)(chao)聲(sheng)(sheng)波(bo)評(ping)(ping)估鋼(gang)(gang)(gang)(gang)筋(jin)(jin)與(yu)(yu)ＨＴＣＭ砂(sha)漿(jiang)(jiang)粘(zhan)(zhan)(zhan)(zhan)結(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)性(xing)能(neng)(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)．

　　１試驗概況

　　１.１試件(jian)設計與制作

　　為(wei)了(le)(le)考察不同鋼筋(jin)(jin)(jin)類型和粘結(jie)(jie)(jie)初始空(kong)洞缺(que)陷對(dui)(dui)粘結(jie)(jie)(jie)性(xing)能(neng)的(de)影響(xiang)，根據混凝土(tu)結(jie)(jie)(jie)構(gou)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)標(biao)準附錄中(zhong)粘結(jie)(jie)(jie)性(xing)能(neng)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法進(jin)(jin)行試(shi)(shi)(shi)件(jian)設(she)計．本試(shi)(shi)(shi)驗(yan)分Ａ，Ｂ兩(liang)組(zu)，每組(zu)４個(ge)，共８個(ge)試(shi)(shi)(shi)件(jian)，其中(zhong)Ａ，Ｂ分別代(dai)(dai)表(biao)圓鋼ＨＰＢ２３５和螺紋鋼ＨＲＢ３３５．每組(zu)中(zhong)設(she)計４個(ge)試(shi)(shi)(shi)件(jian)，Ａ－１（Ｂ－１）代(dai)(dai)表(biao)無缺(que)陷，Ａ－２（Ｂ－２）代(dai)(dai)表(biao)缺(que)陷長(chang)度(du)(du)(du)(du)為(wei)３５ｍｍ，Ａ－３（Ｂ－３）代(dai)(dai)表(biao)缺(que)陷長(chang)度(du)(du)(du)(du)為(wei)７０ｍｍ，Ａ－４（Ｂ－４）代(dai)(dai)表(biao)缺(que)陷長(chang)度(du)(du)(du)(du)為(wei)１０５ｍｍ．各試(shi)(shi)(shi)件(jian)均由ＨＴＣＭ砂漿料(liao)制(zhi)作(zuo)，水灰(hui)比(bi)(bi)１∶４，密度(du)(du)(du)(du)２０００ｋｇ／ｍ３，自(zi)然(ran)養護２８ｄ，抗壓強度(du)(du)(du)(du)６２ＭＰａ．試(shi)(shi)(shi)件(jian)尺寸１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１４０ｍｍ，所用(yong)鋼筋(jin)(jin)(jin)直徑均為(wei)１２ｍｍ，長(chang)４００ｍｍ．為(wei)了(le)(le)固定鋼筋(jin)(jin)(jin)，使鋼筋(jin)(jin)(jin)位于(yu)水泥(ni)基材(cai)料(liao)中(zhong)心，做(zuo)成(cheng)帶孔木(mu)板(ban)，在(zai)澆(jiao)筑前放進(jin)(jin)模具(ju)的(de)底部，木(mu)板(ban)厚１０ｍｍ．鋼筋(jin)(jin)(jin)與(yu)水泥(ni)基材(cai)料(liao)粘結(jie)(jie)(jie)處的(de)脫離模選(xuan)用(yong)的(de)是多孔軟泡沫，考慮(lv)到泡沫的(de)壓縮性(xing)，厚度(du)(du)(du)(du)選(xuan)為(wei)１５ｍｍ．制(zhi)作(zuo)時采用(yong)１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１５０ｍｍ模具(ju)．并對(dui)(dui)每個(ge)試(shi)(shi)(shi)件(jian)選(xuan)擇１８個(ge)點(dian)進(jin)(jin)行測試(shi)(shi)(shi)，共１４４個(ge)測點(dian)．各組(zu)試(shi)(shi)(shi)件(jian)通過人工(gong)干預使粘結(jie)(jie)(jie)性(xing)能(neng)有(you)所不同．為(wei)了(le)(le)考察人工(gong)模擬缺(que)陷對(dui)(dui)材(cai)料(liao)粘結(jie)(jie)(jie)性(xing)能(neng)影響(xiang)，兩(liang)組(zu)中(zhong)均保留了(le)(le)完全粘結(jie)(jie)(jie)的(de)試(shi)(shi)(shi)件(jian)做(zuo)對(dui)(dui)比(bi)(bi)．最后通過拉拔試(shi)(shi)(shi)驗(yan)檢測了(le)(le)試(shi)(shi)(shi)件(jian)的(de)力學性(xing)能(neng)．試(shi)(shi)(shi)驗(yan)中(zhong)所用(yong)到的(de)具(ju)體試(shi)(shi)(shi)件(jian)見圖１（Ａ、Ｂ代(dai)(dai)表(biao)組(zu)號(hao)，１、２、３、４代(dai)(dai)表(biao)該組(zu)試(shi)(shi)(shi)件(jian)編(bian)號(hao)，ａ、ｂ代(dai)(dai)表(biao)試(shi)(shi)(shi)件(jian)的(de)兩(liang)個(ge)相(xiang)鄰側面），試(shi)(shi)(shi)件(jian)參數見表(biao)１．

　　１.２缺陷的超聲測試

　　本試驗(yan)采(cai)(cai)用非金屬超聲波檢(jian)測儀，根(gen)據(ju)ＣＥＣＳ２１：２０００《超聲波檢(jian)測混(hun)凝土缺(que)陷技術規(gui)程》，采(cai)(cai)用對(dui)側法進行檢(jian)測，測點布置見圖２．測試時(shi)在測試區域涂上(shang)適量(liang)凡士(shi)林作為耦合劑，采(cai)(cai)用對(dui)側法測了超聲波的波速等參數。

　　１.３拔出試驗

　　在鋼(gang)筋的(de)末端(duan)焊上長３００ｍｍ，寬１２ｍｍ的(de)螺(luo)桿，將５ｔ的(de)荷重傳感器及(ji)千斤頂(ding)通過螺(luo)母固(gu)定住，千斤頂(ding)連(lian)接油泵施(shi)加力，荷重傳感器外連(lian)接應變儀進行(xing)讀數(shu)．拉拔試驗裝置(zhi)見圖３

　　２結果分析

　　拉拔試驗的數據分(fen)析見(jian)表３．由表２、３可看出(chu)，隨(sui)粘(zhan)(zhan)結不(bu)良區域的增大(da)，試件粘(zhan)(zhan)結性(xing)能也相(xiang)應降低，兩者具有一定的相(xiang)關(guan)性(xing)．圖４給出(chu)了粘(zhan)(zhan)結不(bu)良百分(fen)比與剩余粘(zhan)(zhan)結力百分(fen)比關(guan)系曲線(xian)．

　　３有限(xian)元分析(xi)驗(yan)證

　　３.１模(mo)型(xing)和劃分網格

　　采(cai)用(yong)(yong)兩個模(mo)(mo)型(xing)(xing)：完好鋼筋與水泥基(ji)材料(liao)模(mo)(mo)型(xing)(xing)；鋼筋與ＨＴＣＭ砂漿材料(liao)模(mo)(mo)型(xing)(xing)（材料(liao)間存在粘(zhan)結裂縫）；材料(liao)尺寸均為１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１４０ｍｍ，鋼筋直徑１２ｍｍ，長４００ｍｍ，粘(zhan)結不良處高７０ｍｍ，厚(hou)５ｍｍ．本(ben)模(mo)(mo)擬中，混凝(ning)土采(cai)用(yong)(yong)ＳＯＬＩＤ６５單元，考慮(lv)到(dao)鋼筋的變形，鋼筋采(cai)用(yong)(yong)了八節點ＳＯＬＩＤ４５實(shi)體單元．各材料(liao)性能參數(shu)見(jian)表４．

　　采用從上到下的(de)方(fang)式，通(tong)過布爾運算(suan)(suan)得到所需的(de)模(mo)(mo)(mo)(mo)型，對(dui)模(mo)(mo)(mo)(mo)型用ＧＬＵＥ命令進行(xing)粘(zhan)結．為(wei)(wei)了(le)使(shi)波傳播計(ji)算(suan)(suan)中，單元在每個步(bu)長(chang)計(ji)算(suan)(suan)時沿波傳播方(fang)向的(de)長(chang)度小于波長(chang)，并考慮計(ji)算(suan)(suan)成本，將單元的(de)大小劃(hua)分為(wei)(wei)５ｍｍ．為(wei)(wei)保證(zheng)結果準(zhun)確性，用掃掠（ＶＳＷＥＥＰ）生成六面(mian)體單元，刪除鋼筋周(zhou)邊相應單元模(mo)(mo)(mo)(mo)擬(ni)粘(zhan)結裂縫．模(mo)(mo)(mo)(mo)型２網格劃(hua)分見圖(tu)５（３／４模(mo)(mo)(mo)(mo)型）．為(wei)(wei)了(le)使(shi)超聲波激勵在網格節點處(chu)并盡量與實際相符(fu)，模(mo)(mo)(mo)(mo)型中側(ce)面(mian)加(jia)載節點選取(qu)位(wei)置(zhi)見圖(tu)６（共取(qu)９個節點）．在另(ling)一個側(ce)面(mian)同一位(wei)置(zhi)節點處(chu)接收信(xin)號．

　　３.２定義求解選項和施加(jia)荷載(zai)（脈沖信號）

　　采用完全(quan)法瞬(shun)態分(fen)析．發射(she)波(bo)理(li)論(lun)上應選擇(ze)(ze)單音頻(pin)(pin)(pin)信(xin)號(hao)(hao)(hao)，但(dan)嚴格的單音頻(pin)(pin)(pin)信(xin)號(hao)(hao)(hao)很難產生．為(wei)(wei)避免發射(she)波(bo)頻(pin)(pin)(pin)散現(xian)(xian)象帶來的不利影響，選用ＨＡＮＮＩＮＧ窗(chuang)調(diao)制(zhi)單音頻(pin)(pin)(pin)的窄帶信(xin)號(hao)(hao)(hao)脈(mo)沖作為(wei)(wei)激勵信(xin)號(hao)(hao)(hao)．單音頻(pin)(pin)(pin)信(xin)號(hao)(hao)(hao)經漢寧窗(chuang)調(diao)制(zhi)后，其信(xin)號(hao)(hao)(hao)旁瓣(ban)互相抵(di)消，高頻(pin)(pin)(pin)干擾和漏能(neng)消去，主(zhu)瓣(ban)高，頻(pin)(pin)(pin)散現(xian)(xian)象降低(di)，頻(pin)(pin)(pin)譜中能(neng)量(liang)主(zhu)要集中于單音頻(pin)(pin)(pin)信(xin)號(hao)(hao)(hao)頻(pin)(pin)(pin)率附(fu)近．本(ben)文仿真分(fen)析中單音頻(pin)(pin)(pin)的周期數(shu)設定(ding)為(wei)(wei)１０個，單音頻(pin)(pin)(pin)信(xin)號(hao)(hao)(hao)頻(pin)(pin)(pin)率選擇(ze)(ze)為(wei)(wei)０???４５ＭＨｚ，振幅選為(wei)(wei)１００μｍ．加載(zai)的時間步長為(wei)(wei)０???２５μｓ，總加載(zai)時間為(wei)(wei)５８μｓ，通過讀(du)取時間差測量(liang)出聲學參數(shu)．

　　3.３模擬結果分析(xi)

　　通過ＰＯＳＴ１和ＰＯＳＴ２６，可(ke)得到各模(mo)型(xing)超聲波傳播(bo)云圖及各接收(shou)信號處(chu)接收(shou)到的波形，模(mo)型(xing)１、２各接收(shou)信號處(chu)所檢測的具(ju)體聲學參數見表(biao)５．

　　將表中數據進(jin)行(xing)對比，說明當(dang)材(cai)料(liao)間粘(zhan)結處(chu)有粘(zhan)結裂(lie)縫(feng)時，超(chao)聲(sheng)波傳播所需聲(sheng)速要降(jiang)低，超(chao)聲(sheng)波檢測粘(zhan)結缺(que)陷是可行(xing)的

　　４結論

　　１）材(cai)料間的粘結缺(que)陷的具體位(wei)置可以通過(guo)超聲波檢測超聲波聲速(su)的變化(hua)得知．

　　２）材料(liao)間(jian)的(de)(de)粘結性能(neng)與(yu)粘結缺陷是(shi)存在(zai)內在(zai)規律的(de)(de)，通(tong)過檢測材料(liao)間(jian)的(de)(de)粘結缺陷可(ke)以評價材料(liao)間(jian)的(de)(de)粘結強度(du)等(deng)力學性能(neng)。

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