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超声导波在拱桥吊杆中传播特性的研究
| 论文题名： | 超声导波在拱桥吊杆中传播特性的研究 |
| 关键词： | 超声导波;磁致伸缩;换能器;无损检测;拱桥吊杆 |
| 摘要： | 吊杆广泛地应用于桥梁结构中，主要用来连接悬索和桥面系，作用是承受桥面系的载荷，由于吊杆始终处于受力状态，且工作环境较为恶劣，一旦表面的PE护套破损，就很容易导致吊杆内部断丝和锈蚀，存在很大的安全隐患，因此对吊杆的缺陷及时进行检测对于保证吊杆正常工作具有重要的意义。本文以实现拱桥吊杆超声导波无损检测为目标，深入研究了吊杆中导波传播的特性，建立了37芯拱桥吊杆的有限元仿真模型，搭建了吊杆超声导波无损检测实验平台，从仿真和实验两个角度分别对导波在吊杆中传播的频散和衰减特性进行了分析，并设计了相关的纵波和扭转波换能器。具体的研究工作包括: 第一章分析了吊杆无损检测的重要性，介绍了吊杆无损检测的主要技术，概述了吊杆检测和导波技术在国内外的研究发展现状，为后续研究指明了方向。 第二章介绍了超声导波基本理论，分析了导波的传播特性，利用半解析有限元方法求解了导波在吊杆中传播的频散曲线和频散衰减曲线，使用短时傅里叶变换和二维傅里叶变换验证了吊杆中导波传播的频散曲线的正确性。 第三章介绍了利用磁致伸缩方式激励超声导波的方法，根据不同模态导波的产生方式设计了超声导波纵波换能器和扭转波换能器。 第四章建立了吊杆的有限元模型，对导波在吊杆中的传播过程进行了仿真，通过分析仿真信号，对吊杆中纵波的频散和衰减特性进行了验证。通过缺陷检测仿真分析了扭转波的缺陷检测能力。 第五章搭建了拱桥吊杆超声导波无损检测实验平台，并利用该平台分析了偏置磁场对导波检测的影响，研究了不同频率下L(0，1)模态导波的缺陷检测能力，对比了使用磁致伸缩带材前后的实验效果，证明了将磁致伸缩带材粘贴于吊杆表面，将带材的磁致伸缩效应耦合到吊杆中，对于提高磁致伸缩换能效率有着明显效果。 第六章对本文的研究内容和结论进行了概括总结，对导波在拱桥吊杆无损检测中的发展前景和今后的研究工作进行了展望。 |
| 作者： | 巩国培 |
| 专业： | 机械制造及其自动化 |
| 导师： | 吕福在;唐志峰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 浙江大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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