混凝土对高频弹性波的散射

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结构实时在线健康监测是当今结构监测研究的趋势。在新的课题研究(基于智能压电驱动/传感一体化技术)中,通过粘附在结构表面或内部的压电晶片在脉冲电压的作用下产生的高频弹性波,能够在局域范围内识别出结构的早期损伤。而本文所做的工作,便是分析高频弹性波在混凝土结构中传播的波场信息,为局域范围内的损伤识别提供判据。 本文首先介绍了混凝土结构和高频弹性波的特点,然后对课题研究背景做了介绍。之后,本文基于弹性动力学的基本理论,运用波函数展开法,对混凝土结构对高频弹性波的散射进行了分析研究。给出了结构中弹性波波场分析解的表达式。根据位移与应力在散射体界面处的连续条件,确定了未知系数。后数值分析了在不同入射波频率的情况下的散射波场特征,从而判断波传播的有效域。在混凝土结构中不同类型夹杂的情况下,高频弹性波的散射波场特征不尽相同,但却有相似的基本特征。在入射波频率较低的情况下,散射体的尺寸对波场影响不明显,随着频率的增加,影响变得明显,波场信息也复杂起来。在个别频段,甚至出现了有效域突然增大或驻波的特征。 最后对结果进行了分析,讨论了有效域的大小。并对后续工作提出了展望。
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