基桩超声波检测频域分析的应用研究

摘要

目前基桩超声波检测中,主要对接收信号进行时域分析,以声时、首波波幅、主频、波形来综合判断桩身完整性,然而对接收信号的频谱信息的研究和应用很少,国内外的一些研究者主要在试验的基础上分析超声波频域特征,由于测试条件,测试方法不同,所得结果有局限性,因此超声波频域分析在基桩检测中的应用尚缺乏系统的理论分析和数值仿真计算。本文应用ANSYS/LS-DYNA有限元动力分析软件对基桩超声波频域分析进行仿真计算,重点分析超声波频域的特征。
　　论文首先探讨超声波震源的选择问题,用MATLAB软件仿真分析超声波震源加不同窗函数处理后的频谱特征,分析不同窗函数的特点,选择合理的窗函数,并研究减少频谱泄露、提高频域分辨率的方法;接着,用LS-DYNA软件模拟超声波在桩体内的传播,分析超声波在桩身混凝土中的传播特点,通过波速的计算验证LS-DYNA计算桩波动问题的正确性;在此基础上,通过LS-DYNA仿真计算对不同截面桩接收信号进行频域分析,分析频域特征,并对主要的频谱信息进行解释,讨论截面形状、测试方法、不同测点、不同测距、缺陷对频域的影响,总结相应的规律;然后,对工程实测时域信号频谱分析,验证仿真成果的正确性,并提出实际超声波检测的相关建议。
　　本文就超声波频域分析在基桩检测中的应用作了较为深入的研究分析,研究成果具有一定的应用和推广价值。

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1 绪论

1.1 课题背景及意义

1.2 超声波检测技术在国内外的发展及研究现状

1.3 本文的研究内容

2 波传播的基本理论

2.1 超声波

2.2 超声波在混凝土中的传播特点

2.3 超声波透射法检测缺陷原理

3 数字信号频谱分析技术

3.1 信号的傅里叶变换

3.2 窗函数与频谱泄露

3.3 频域分辨率

4 混凝土桩中超声波传播的有限元模拟

4.1 超声波震源特性分析

4.2 ANSYS/LS-DYNA显式动力分析

4.3 参数设置

4.4 超声波检测波速、主频分析

4.5 本章小结

5 超声波频域分析数值仿真

5.1 方桩数值模拟

5.2 圆形桩数值模拟

5.3 变截面桩数值模拟

5.4 椭圆截面桩的数值模拟

5.5 本章小结

6 工程实例分析

7 结论与建议

7.1 结论

7.2 建议

致谢

参考文献