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摘要：焊接在现代工程项目中得到广泛的运用。随着我国经济建设的快速进行，各种大型钢结构工程处于在建或运转阶段。但是由于钢材本身锈蚀和性能不均匀，以及焊接历程中产生的缺陷等因素，钢结构发生损伤的情况日趋增加。如果缺陷不能被及时发现，会产生严重的安全隐患。目前大型构件所利用传统策略检测不仅代价高，而且效率低。本论文对弹性应力波在焊接工件中的传播规律，特别是在传播中遇到焊缝处传播方向的转变情况进行探讨。在此基础上进一步探讨焊缝中出现裂纹时波形的变化。这些探讨旨在开发出一种新型的在役检测策略，以期运用于大型钢结构焊件裂纹等缺陷的发现和定位，为判断构件质量和寿命提供依据。本论文首先利用波动方程建立焊接钢结构中锤击应力波传播形式的正演模型，得到弹性波传播历程中位移、应力、应变的情况。模型首先揭示在均匀的钢介质中应力波的传播形式，然后建立起分层介质中应力波的传播情况，以模拟母材和焊缝处应力波的散射。在此基础上，计算焊缝处出现规则缺陷，即裂纹缺陷时应力波传播的变化情况。最后利用基于虚拟仪器Labview、DAQ2000系列采集卡以及电阻应变仪和加速度传感器采集相应锤击实验数据，并进行信号的浅析与处理，以验证论述和模拟结果的有效性。实验表明，波动方程建立起来的正演模型反映了应力波在焊缝中遇到缺陷时的传播情况，对于不同位置采集的波动情况与模拟情况相符。但是震源的选择及焊接工件的尺寸对结果的影响很大。将应力波技术用于钢结构的在役检测的探讨尚处于起步阶段，一些算法、模型尚不改善，由此其还有很大的探讨空间，还需进一步的探讨。关键词：应力波论文正演论文焊接工件论文在役检测论文
摘要3-4
ABSTRACT4-7
第一章 绪论7-16
1.1 无损检测技术分类7-12
1.1.1 射线检测7-9
1.1.2 超声波检测9-10
1.1.3 磁粉检测10-11
1.1.4 其他无损检测策略11-12
1.1.5 现阶段检测策略的局限12
1.2 应力波技术探讨近况12-14
1.3 本课题探讨目的和内容14-16
第二章 应力波在焊缝中传播的弹性动力学16-29
2.1 弹性动力学论述16-19
2.2 波动方程的建立19-20
2.3 应力波传播论述20-25
2.3.1 边界对应力波的散射20-22
2.3.2 分层介质对应力波的散射22-23
2.3.3 平面规则缺陷对应力波的散射23-25
2.4 震源浅析25-28
2.5 本章小结28-29
第三章 应力波在焊缝处正演模型的建立29-46
3.1 波动方程的有限差分策略29-33
3.1.1 有限差分原理29-30
3.1.2 波动方程的差分离散30-32
3.1.3 差分方程的稳定性和收敛性32
3.1.4 频散不足32-33
3.2 正演模型的建立33-35
3.3 应力波在均匀介质中的传播正演35-41
3.3.1 空间二阶精度应力波正演35-37
3.3.2 空间四阶精度应力波正演37-41
3.4 应力波在平面规则缺陷介质中的传播浅析41-45
3.5 本章小结45-46
第四章 应力波实验探讨46-59
4.1 实验材料与设备46-50
4.1.1 实验材料46-47
4.1.2 实验设备47-48
4.1.3 实验策略48-50
4.2 实验结果及讨论50-58
4.2.1 无缺陷介质中的波形浅析50-55
4.2.2 有着缺陷介质中的波形浅析55-58
4.3 本章小结58-59
第五章 结论59-60