基于冲击弹性波的无损检测技术

基于冲击弹性波的交通工程无损检测技术青海交通职业技术学院四川升拓检测技术股份有限公司汇报人：徐刚2021年12月17日理论基础2——技术概述——弹性波维度及波速——常见无损检测方法及比较以冲击弹性波为主要测试媒介，能量大、波长较长，测试手段多样（透过、反射等）；结合信号分析FFT/MEM/EMD、成像分析手段EWR/CT等；可开发有针对性的解决方案。弹性波即为在固体媒质中传播的变形扰动冲击：用激振锤等在固体表面产生冲击扰动技术概述-冲击弹性波特点1.1技术概述-弹性波的分类■P波（纵波/压缩波/疏密波）质点的振动方向与波的传播方向平行波速最快

传播过程中，仅使介质各点改变体积而无转动■S波（横波/剪切波）质点的振动方向与波的传播方向垂直

传播过程中，使介质各部分发生形变而体积不变技术概述-弹性波的分类分类标准：介质质点的振动方向与波动的传播方向的关系表面波■瑞利波（表面波）沿半无限弹性介质自由表面传播：绕平衡位置作椭圆轨迹的振动，并作用于相邻的质点而在介质表面传播，称为表面波。表面波一般指瑞利波（雷利波），用符号“R”表示能量一般集中于2个波长范围内1.1技术概述-弹性波的分类1.1技术概述-弹性波的分类技术概述-弹性波的分类分类P波S波R波速度最快约为P波波速的60%左右约为P波波速的55%左右对材料力学特性的依存性主要依存于弹性模量E主要依存于剪切模量G主要依存于剪切模量G1.1技术概述-弹性波的分类1.1技术概述-弹性波的分类技术概述-弹性波的分类1.1技术概述-波的基本要素

■波的基本要素

1.1技术概述-弹性波的分类技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的基本要素

■波的基本要素

与振动相似，描述某一时刻，波形上某质点处于的位置，通常以角度作为单位。1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-弹性波的分类技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的衍射当弹性波在传播途径中，遇到障碍物或其他不连续的情况下，会导致波阵面发生畸变情况。1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-弹性波的分类技术概述-波的衍射波的衍射（惠更斯原理）■几

体波（P波、S波）圆球状扩散传播，能量密度与传播距离的平方成反比。

R波（瑞利波）沿圆柱状扩散传播，表面积与传播距离成正比，衰减比体波慢。■透过衰减在遇到不同材料时，有反射或重复反射产生，使得传播能量减少。弹性波的传播及衰减■

弹性波的频率越高，其黏性衰减越大，与频率呈指数关系。1.1技术概述-波的衰减1.1技术概述-波的衍射1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-弹性波的分类技术概述-波的衰减几何衰减透过衰减■黏滞性衰减1.2弹性波维度及波速1.1技术概述-波的衰减1.1技术概述-波的衍射1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-弹性波的分类弹性波波速及维度P波波速：弹性波的各种波中，P波速度最快。然而，P波的波速不是一个定值，与传播物体的尺寸、形状以及P波波长有关。

1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.1技术概述-波的衰减1.1技术概述-波的衍射1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-弹性波的分类弹性波波速及维度

1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.1技术概述-波的衰减1.1技术概述-波的衍射1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-弹性波的分类弹性波波速及维度P波波速维度关系：当泊松比取0.2时：

1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.1技术概述-波的衰减1.1技术概述-波的衍射1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-弹性波的分类弹性波波速及维度P波频散特性：P波波速随波长变化的特性

1.2弹性波维度及波速单一反射和重复反射示意■单一反射

■重复反射（冲击回波/FFT/MEM）

携·手升拓/共·筑未来1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.1技术概述-波的衰减1.1技术概述-波的衍射1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-弹性波的分类弹性波波速及维度P波波速测试方法：根据结构尺寸、形状分为单面反射和双面透过1.2弹性波维度及波速双面透过法示意■双面透过

携·手升拓/共·筑未来1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.1技术概述-波的衰减1.1技术概述-波的衍射1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-弹性波的分类弹性波波速及维度P波波速测试方法：根据结构尺寸、形状分为单面反射和双面透过双面透过法示意

1.2弹性波维度及波速携·手升拓/共·筑未来1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.1技术概述-波的衰减1.1技术概述-波的衍射1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-弹性波的分类弹性波波速及维度S波波速：与P波不同，S波的波速与传播物体的形状、大小以及波长等均没有关系

动泊松比推算：根据P波与S波的波速，可推算材料的动泊松比，在三维状态下：

对于混凝土材料，可近似为：1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.1技术概述-波的衰减1.1技术概述-波的衍射1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-弹性波的分类弹性波波速及维度R波波速：R波速可通过S波、P波进行换算R波的传播速度与S波波速、P波波速有如下关系：对于混凝土材料，可近似为：1.3弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.1技术概述-波的衰减1.1技术概述-波的衍射1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-弹性波的分类弹性波波速及维度R波频散特性：在非均匀弹性介质中，R波波速随频率变化的特性

1.2弹性波维度及波速SASW频散曲线测试示意1.3弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.1技术概述-波的衰减1.1技术概述-波的衍射1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-波的基本要素1.1技术概述-弹性波的分类弹性波波速及维度R波波速测试方法：瞬态SASW法

测试示意SASW频散曲线1.2弹性波维度及波速测试示意波形示意频散曲线1.2弹性波维度及波速1.3弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.2弹性波维度及波速1.1技术概述-波的衰减1.1技术概述-