發(fā)布時間：2020-06-22 23:49

【摘要】：纖維增強(qiáng)塑料(FRP)錨桿通常被應(yīng)用于鐵路、礦山和其他地下工程支護(hù)及邊坡護(hù)理中,提升了工程的安全技術(shù)水平。在實(shí)際巖土工程中,FRP錨桿從本質(zhì)上解決了鋼鐵錨桿銹蝕的問題,但由于施工破壞和自然條件的影響,FRP錨桿會出現(xiàn)諸多缺陷問題如斷裂等情況,從而造成安全隱患。本文基于鐵磁性材料的磁致伸縮效應(yīng)設(shè)計了磁致伸縮換能器,將磁致伸縮導(dǎo)波技術(shù)應(yīng)用于FRP錨桿無損檢測,并通過數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)方式對FRP錨桿進(jìn)行了質(zhì)量分析,測試結(jié)果為磁致伸縮導(dǎo)波技術(shù)在FRP錨桿無損檢測的實(shí)際工程應(yīng)用中提供了重要依據(jù)。本文研究具體內(nèi)容如下:(1)闡述了磁致伸縮的基本原理、超聲導(dǎo)波的基本概念、導(dǎo)波在FRP錨桿內(nèi)傳播的多模態(tài)特性和頻散現(xiàn)象。根據(jù)頻散方程和導(dǎo)波的應(yīng)力方程繪制了導(dǎo)波在FRP錨桿中傳播的頻散曲線和導(dǎo)波傳播過程中的功率流、位移分布,以及各模態(tài)導(dǎo)波在傳播過程中的形態(tài)。(2)根據(jù)縱向?qū)Рɑ�本方程設(shè)計了縱向?qū)Рù胖律炜s換能器,通過理論分析了鐵磁性材料的磁致伸縮系數(shù)對磁致伸縮換能器效率的影響。建立了三種不同鐵磁性材料換能器的有限元模型,通過數(shù)值模擬的方式分析了材料對換能器效率的影響。根據(jù)扭轉(zhuǎn)導(dǎo)波的位移載荷原理,以施加位移力的方式在FRP錨桿內(nèi)產(chǎn)生并接收扭轉(zhuǎn)導(dǎo)波,驗(yàn)證了扭轉(zhuǎn)導(dǎo)波檢測FRP錨桿的有效性并確定其最佳檢測頻率。(3)搭建了基于磁致伸縮激勵的FRP錨桿檢測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),激勵并采集導(dǎo)波信號。針對回波信號信噪比低、特征不明顯的問題,利用變分模態(tài)分解-最小均方誤差估計(VMD-MMSE)算法完成濾波,分析對比得出,與傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)?zāi)�態(tài)分解(EMD)算法相比,經(jīng)VMD-MMSE濾波后的回波信噪比得到了提升。通過實(shí)驗(yàn)的方式改變激勵、接收線圈的匝數(shù),調(diào)整靜態(tài)、偏置磁場的作用區(qū)域,對磁致伸縮換能器進(jìn)行優(yōu)化,同時在FRP錨桿內(nèi)產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)導(dǎo)波并對FRP進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測。結(jié)果表明,磁致伸縮導(dǎo)波技術(shù)可應(yīng)用于FRP錨桿檢測。
【學(xué)位授予單位】：石家莊鐵道大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TU476
【圖文】：

-11-知，L(0,2)模態(tài)導(dǎo)波在低頻階段隨頻率變化導(dǎo)波導(dǎo)波傳播時的確切波速，雖然 F(1,1)模態(tài)導(dǎo)波于時實(shí)際裝置中較難實(shí)現(xiàn)[28]。L(0,1)縱向模態(tài)低頻確值。扭轉(zhuǎn)導(dǎo)波 T(0,1)激發(fā)方式較復(fù)雜，但在三的，且在 FRP 錨桿內(nèi)傳播過程中能量衰減較小，適用于錨固質(zhì)量檢測。磁致伸縮導(dǎo)波信號微弱波在遇到 FRP 錨桿與錨固界面耦合處不會發(fā)生波模態(tài)和彎曲導(dǎo)波更易于信號處理。導(dǎo)波在 FRP 錨桿內(nèi)應(yīng)力、功率分布波在各向同性、均勻、彈性的 FRP 錨桿內(nèi)傳播rθ，其運(yùn)動方程如式(2-12) ~ (2-15)所示[29-30]：

2 2 2 2= ω/ Tq c k i(ωt-θ 1 1u = AZ ( r) + BW ( r) e q q ( 2 2[ ( ) ( )]ωθτ μ= +i rq AZ qr BW qr e 2/Tc = μ ρ的半徑；μ 為 FRP 錨桿的剪切模量 錨桿的橫波速度；ω 為圓頻率； ρ函數(shù)；k 為軸向的波數(shù)。導(dǎo)波、T(0,1)模態(tài)導(dǎo)波在 FRP 錨桿內(nèi) 30 kHz，F(xiàn)RP 錨桿半徑為 10 mm，(0,1)縱向模態(tài)導(dǎo)波，在 FRP 錨桿內(nèi)位移ru 比軸向位移zu 較大，經(jīng)向位移勻，軸向位移在 FRP 錨桿外表面的

【參考文獻(xiàn)】

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1 何文;趙奎;寧建國;;注漿錨桿中扭轉(zhuǎn)導(dǎo)波的傳播特性[J];計算力學(xué)學(xué)報;2015年05期

2 朱龍翔;王悅民;孫豐瑞;;磁致伸縮扭轉(zhuǎn)導(dǎo)波管道缺陷檢測數(shù)值模擬和實(shí)驗(yàn)研究[J];中南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2014年09期

3 魏爭;黃松嶺;趙偉;王s

本文編號：2726445