一、波在非均匀损伤介质中的传播（论文文献综述）
王慧敏[1]（2021）在《层状结构中瞬态波传播的数值模拟与分析》文中研究指明层状结构一般由含有多个平行界面的弹性介质组成,是一种连续的片层状结构类型。层状结构的优点在于可以在不改变单层材料的情况下,设计出各种不同的力学性能以满足工程上的不同要求。层状结构广泛存在于土木工程、交通、航空航天等行业中,关于层状结构相关特性的研究越来越受到人们重视。瞬态波是一种弹性波,具有传播速度快、能量集中、传播距离远等特点。瞬态波在多层介质中的传播一直受到人们的广泛关注,比如地震工程中复杂地质区域的地震响应、无损检测领域内利用脉冲波对损伤的检测等。因此,研究层状结构中瞬态波的传播规律具有重要意义。关于层状结构中瞬态波的传播,目前解析解的获取仅局限于一些典型的模型结构中,但是实际层状结构更加复杂多变,很难得到其中瞬态波的解析解。因此,本文将利用有限元方法对层状结构中瞬态波的传播规律展开分析研究。首先,本文介绍了层状半空间介质中瞬态响应的基本方程、解析求解的基本思路以及时域瞬态解,然后利用有限元方法模拟得到了在平面内位移载荷激励下层状半空间中质点的瞬态响应。在此基础上,进一步开展了多层结构中瞬态波传播的数值模拟与分析,研究了固体火箭发动机（Solid Rocket Motor,SRM）的壳体以及中国铁路轨道系统（The China Railway Track System,CRTS）Ⅱ型板式无砟轨道这两种典型多层结构中瞬态波的传播规律。本文的研究结果表明:（1）对于层状半空间介质,采用有限元模拟方法得到的瞬态响应与基于Cagniard方法得到的时域瞬态解基本一致,因此本文采用的有限元模拟方法能够准确、快速地得到层状结构中的瞬态响应。（2）对于多层粘接的固体火箭发动机壳体,在相同的结构参数下,随着激励幅值的增大,其瞬态响应幅值也按一定比例线性增长。当胶层发生退化损伤时,其瞬态响应的幅值随着胶层退化程度的加深而逐渐增大。在频域内瞬态响应的频率不变,但幅值会发生变化,其损伤变化率随胶层退化程度的增加而逐渐增大。（3）对于CRTSⅡ型板式无砟轨道多层结构,不论是否存在离缝损伤,随着激励信号幅值的增加,其瞬态响应的幅值均按一定比例线性增长。当存在离缝损伤时,随着离缝长度的增加,瞬态响应信号在频域内出现频率漂移现象,漂移量与离缝损伤长度呈近似线性关系。因此,可以利用瞬态波对无砟轨道的离缝损伤情况进行有效地评估。
陈贵武[2]（2021）在《混凝土细观尺度随机建模及超声检测关键技术研究》文中认为混凝土细观尺度随机建模与超声检测技术研究对于科学准确地探测和评价混凝土内部结构参数,预防岩土工程重大事故具有重大的理论与工程意义。本文针对混凝土结构中的裂隙和粗骨料开展随机建模,同时开展混凝土超声波模拟、超声信号时频域的衰减分析,研究了裂隙数量、开度和长度分布等裂隙参数和粗骨料球形度、粒径对超声波传播的影响,并完成了8通道低频超声相控阵的自主开发,取得了如下创新性研究成果:（1）针对混凝土内部结构复杂性和随机性无法用确定模型表征的问题,分别开展了裂隙和粗骨料的随机建模。裂隙被简化为非规则多边形,其形状、尺寸、空间位置、倾向和倾角等特征参数均由概率分布函数表征而不是某个确定的数值,通过指定裂隙的数量、长度、开度、方向等参数可构建随机裂隙模型;在粗骨料建模过程中,首次提出球体随机取点构建凸包的粗骨料颗粒生成方法和骨料投放过程中将骨料设置为刚体并在重力场作用下投放,实现了任意球形度的非规则骨料颗粒的生成和随机投放,并利用数值模拟的方法研究了粗骨料的球形度和粒径对超声波衰减的影响。（2）针对超声技术难以对混凝土细观尺度结构进行定量评价的问题,开展了随机裂隙介质的声波模拟和信号的响应特征分析。模拟超声波在混凝土中的产生、传播、散射及超声检测的接收信号,同时开展超声波物理测试实验,据此获得混凝土中超声波传播规律和超声检测信号,首次提出将超声信号的衰减在时、频域上同时展开,获得混凝土结构参数的衰减时频响应特征,为准确识别混凝土中粗骨料粒径、球形度分布以及裂隙长度、开度和数量等信息提供数据支持。（3）自主研制了一套8通道的低频超声相控阵检测系统。采用了NI公司生产的电压输入、输出模块和机箱,结合信号放大器和压电片搭建了该系统的基本框架,在MATLAB软件下自主编程实现了超声阵列延时聚焦和波束偏转,能够实现超声相控阵激励和数据采集的基本功能。利用该系统对混凝土中预制随机裂隙进行了探测实验,研究了不同裂隙模型的超声相控阵成像结果,揭示了两种不同尺寸预制裂隙数量的变化对超声检测结果的影响。该论文有图64幅,表4个,参考文献202篇。
曲桢[3]（2020）在《非均匀介质及岩土结构中的弹性波理论研究》文中研究指明固体介质中弹性波动问题的研究,一直以来都对帮助人们更准确的理解介质的材料特性与几何性质有着重要的理论意义。在均匀介质假设前提下,对各类单相及多相介质的弹性波动问题的研究已经日益成熟和完善。然而在一些工程应用领域,采用梯度渐变模型更能准确的刻画材料的非均匀性。因此,在弹性波及动力学响应问题中,需进一步深入研究非均匀性的影响。本文通过总结和综述各类介质中弹性波传播的基本理论、方法,尝试通过幂级数法和特殊函数法求解弹性、饱和及非饱和非均匀介质中的波动方程。分别研究了柱状弹性介质的表面损伤问题,Love波在饱和土介质中的传播特性问题,SH波在具有指数型变化的非均匀非饱和土介质中圆形孔洞周围的动应力集中问题,以及具有非整数幂次体积分数的功能梯度材料板中的Lamb问题。本文研究的主要内容可以概括为以下四个方面:1、分析了环向SH波在具有表面损伤的弹性柱中的传播问题,推导了柱坐标下非均匀弹性介质中的环向SH波控制方程,并通过特殊函数法与幂级数方法求解了变系数微分控制方程,讨论了介质非均匀性对环向SH波传播特性的影响,为带表面损伤的柱状结构的无损检测提供理论依据。2、基于Biot理论,类比功能梯度材料中波动问题的研究思想,分析了非均匀层状饱和土介质中的Love波传播问题,引入了表明土介质非均匀性的参数——梯度系数,建立了结构中Love波传播的变系数微分控制方程。通过幂级数方法得到了控制方程的级数解。讨论了梯度系数与Love波频散特性之间的关系,以及梯度系数对于Love波衰减特性的影响。3、基于Bishop有效应力理论的非饱和多孔介质本构关系,推导了非饱和多孔土介质中弹性波波动控制方程,分析了材料参数具有指数函数变化规律下的非均匀非饱和多孔土介质半空间中的SH波传播问题。利用镜像法和坐标变换法,讨论了不同均匀性、不同饱和度条件下,非均匀非饱和土半空间中圆形孔洞的SH波散射及动应力集中问题。4、基于弹性动力学理论,分析了具有非整数幂次体积分数的功能梯度材料板中的Lamb波传播特性问题。建立了变系数微分控制方程,通过变量替换法与泰勒级数展开法给出了控制方程的级数解。讨论了Lamb波的频散现象与非整数幂次的功能梯度介质中非均匀性之间的关系,研究了Lamb波频散的梯度特性。验证了幂级数方法对于非整数幂次问题求解的有效性。本文分析了弹性波在具有不同结构和材料性质的非均匀介质与土介质中的传播和散射特性。利用幂级数方法求解了具有变系数的波动控制微分方程,研究了介质非均匀性及饱和度对弹性波传播特性的影响。本文的相关结果丰富了弹性波在各类介质与结构,尤其是非均匀、非饱和土介质中传播的基本理论,探索了合理高效的波动方程求解方法,为非均匀介质及非饱和土介质中的无损检测及物探提供了进一步的理论依据,具有一定的实际应用价值。
吴泽南[4]（2020）在《地应力对岩石爆破开裂及爆炸地震波传播的影响机理》文中研究指明高地应力是深部岩体工程开挖施工最大的环境特点,钻孔爆破是目前深部岩体工程开挖施工的主要手段,深部岩体爆破开挖是炸药爆炸产生的动应力与高地应力共同作用的结果。地应力的存在改变了岩石爆破开裂区（爆炸地震波产生区）的形态,势必会影响开裂区外爆炸地震波的辐射模式和传播特性。因此,探明地应力对岩石爆破开裂及爆炸地震波传播的影响机理,是深部岩体工程爆破开挖爆破振动预测预报与安全控制的基础。本文采用理论分析、数值计算以及现场试验验证相结合的方法,对高地应力条件下岩石爆破开裂、爆炸地震波能量以及爆炸地震波传播衰减规律等问题进行了研究,主要研究内容和结果如下:（1）基于弹性动力学的基本理论,采用Laplace变换方法研究了爆炸荷载作用下炮孔周围的应力场以及爆炸应力波与地应力叠加的应力场。由地应力的存在,岩体径向和环向受压作用均被增强,而受拉作用均被削弱;地应力主要对爆破中远区岩体受拉破坏起抑制作用,而对爆破近区岩体影响甚微。（2）采用SPH-FEM耦合数值模拟方法,研究了地应力对岩石爆破开裂过程及爆破开裂区（爆炸地震波产生区）形态的影响。研究结果表明:地应力对粉碎区的范围、形态及裂纹扩展速度几乎没有影响,而对破碎区内岩体的受拉破坏有明显的抑制作用,地应力水平越高,破碎区范围及裂纹扩展速度越小;在非静水地应力场中,裂纹主要沿最大主应力方向扩展,最终开裂区形态呈椭圆形分布。（3）采用SPH-FEM耦合数值模拟方法结合现场实测数据分析,研究了高地应力条件下爆破开裂区（爆炸地震波产生区）形态改变对爆炸地震波能量的影响以及高地应力条件下爆炸地震波的传播衰减规律。研究结果表明,爆炸地震波能量随着地应力水平的提高而提高,最小主应力方向上的地震波能量密度大于最大主应力方向上的地震波能量密度;SH波仅在非静水地应力场中产生,且最小主应力方向上SH波峰值大于最大主应力方向的SH波峰值;随着地应力水平的提高,岩体内部微裂隙会经历压缩-闭合-破裂状态,地震波能量衰减速度也随之先减小后增大,且最小主应力方向上地震波能量衰减速率低于最大主应力方向上的地震波能量衰减速率;锦屏深部地下实验室爆破开挖过程中围岩内部和围岩表面的振动监测速度验证了上述分析结果的可靠性。
董超[5]（2020）在《柔性切缝药包定向断裂控制爆破机理及应用》文中研究说明岩石定向断裂控制爆破技术广泛应用于隧道、岩巷和边坡等地面与地下爆破工程,是一种基于爆炸能量控制和定向作用的岩石爆破新技术,其中切缝药包法由于技术原理简单、施工便捷、经济实用而得到普遍应用。但是,对于软弱岩体,特别是岩体中节理、裂隙等软弱结构面发育时,切缝药包爆破技术难以获得理想的爆破效果。为了克服现有硬质切缝药包爆破技术的不足,本文在以往研究基础上开展了柔性切缝药包爆破技术的相关研究,采用理论分析、实验研究、数值模拟和现场试验相结合的研究方法,揭示了柔性切缝药包的爆破作用机理,并将研究成果应用于隧道与巷道成型控制中。主要研究工作如下:（1）以柔性切缝药包为研究对象,深入分析了柔性切缝药包爆破的切缝外壳内、外部作用机理。对柔性外壳约束下炸药的爆轰过程、爆轰产物膨胀飞散并在切缝方向形成聚能射流的过程、爆轰产物驱动柔性外壳作用直至与炮孔壁紧密贴合保护非切缝方向岩体以及初始定向裂纹、主裂纹形成机理与扩展特性进行了系统的理论分析,并引入了有限空间气体淹没射流来研究柔性切缝药包的聚能效应。（2）对影响柔性切缝药包爆破效果的主要因素进行了分析,选取了切缝宽度和径向不耦合系数两个影响因素进行柔性切缝药包爆炸应力波实验,借助超动态应变测试分析系统对比了柔性切缝药包切缝方向与垂直切缝方向的压力峰值,研究了切缝宽度与径向不耦合系数对柔性切缝药包爆破应力波分布和传播的影响规律。（3）采用双孔含预制微裂隙砂浆试件爆破实验研究和数值模拟相结合的方法,对比分析了柔性切缝药包、硬质PVC切缝药包和传统药包三种爆破方法的定向断裂效果及不同爆破方法爆炸荷载对预制微裂纹扩展的影响。同时,借助岩体超声波检测仪测定爆破前后砂浆试件各方向、各位置的波速,基于纵波速度变化率定量评价了柔性切缝外壳和硬质PVC切缝外壳爆破法对岩体各方向的损伤值。（4）基于实验与模拟研究结果,将柔性切缝药包定向断裂控制爆破技术应用于巷道和含斜层隧道的光面爆破中。柔性切缝药包与传统药包现场爆破试验表明,相较于传统爆破法,柔性切缝药包爆破法在轮廓成型控制、减小对保留岩体的损伤、控制超欠挖以及在较为破碎的岩体中爆破都具有明显优势,具有广阔的应用前景。该论文有图75幅,表31个,参考文献124篇。
潘济生[6]（2020）在《密度非均匀介质中夹杂对SH波的散射》文中进行了进一步梳理非均匀介质中SH波的传播问题是研究复杂介质波动问题中的一个重难点问题。非均匀介质中的夹杂会严重影响介质结构本身的稳定性,研究非均匀介质中缺陷对SH波的散射问题具有重要意义,所得的结论可为实际工程提供理论依据。本文分别研究了密度变化的全空间中圆形孔洞与SH波、圆形夹杂与SH波的相互作用。首先引入密度变化函数来描述非均匀全空间,介质密度随空间坐标按特定幂函数形式变化,非均匀介质中的波动方程在数学形式上是一个变系数的Helmholtz方程。基于复变函数理论,运用保角映射技术将非均匀波动方程转化成为在映射平面上的常系数的Helmholtz方程,并且可以得到介质中波函数对应的应力分量。针对全空间中圆孔与SH波相互作用的问题,根据圆孔边界上的应力连续条件,求解出了圆孔周围应力分量中的未知系数,得到了由圆孔引起的散射波表达式,推导出该空间下的波场解答。然后进一步研究了该非均匀空间中圆形夹杂对SH波的散射问题,根据圆形夹杂周围应当满足的应力连续条件和位移连续条件,求解出了圆形夹杂周围应力分量中的未知系数,得到了由圆形夹杂引起的散射波表达式以及在圆形夹杂中引起的驻波表达式。最后重点分析了该模型空间中密度变化参数、SH波的基准波数、SH波在空间中介质与夹杂内部传播时的波数比以及模量比对圆形孔洞、圆形夹杂周围的动应力集中系数的大小以及分布情况的影响。
李双飞[7]（2019）在《固液两相介质中地下结构抗震设计方法》文中研究指明地下结构抗震是当今地震工程领域重要的研究方向之一,主要研究内容有:土体本构模型、波在土介质中的传播特性、人工边界条件、地震波输入方法以及地下结构抗震设计方法等。众所周知,自然界的土体大多是固-液饱和两相介质或固-液-气非饱和三相介质,地震中土体液相的存在会显着增大结构的地震响应,而目前对于地下结构抗震设计方法的研究大多基于土体为单相土颗粒介质,与实际工程不符。在此背景下,本文主要进行以下内容的研究:1)本文提出一种基于无限元边界的等效荷载输入方法,并将这种方法在有限元软件ABAQUS中实现。分别考虑土体为单相介质和两相介质,对比粘弹性人工边界条件等效荷载输入法、无限元人工边界等效荷载输入和解析解,结果表明:无限元等效荷载输入法不仅节省计算工作量,且计算结果具有更高的精度,为地下结构抗震设计方法提供了新的思路。2)基于非饱和三相介质波动方程分析了SV波在非饱和土体自由表面的反射问题,引入波动方程的势函数,求解出二维问题中SV波入射情况下,非饱和土体自由表面反射SV波、反射P1波、反射P2波、反射P3波的幅值反射率,以及非饱和土体自由场的位移。在数值分析中考察饱和度的变化对各反射波的幅值反射率以及自由场地震响应的影响,尤其是考虑高饱和度情况下。计算结果表明:（1）饱和度对反射SV波振幅反射率的影响较小;（2）饱和度对反射P1波与反射P2波振幅反射率的影响较大,高饱和度情况下更显着,且随入射角增大而有较为明显的增大;（3）饱和度变化对反射P3波振幅反射率几乎没有影响,反射P3波振幅反射率很小,可忽略;（4）饱和度对非饱和土体自由场地震响应影响较小,几乎可以忽略不计。3)基于地下结构抗震反应位移法,将地震作用引起的土-结构之间的相互作用通过阻尼换算的等效荷载来模拟,提出一种地下结构抗震设计方法,称为反应速度法。为验证反应速度法的有效性,以大开车站为原型进行建模并与动力时程法进行了比较。数值算例结果表明:反应速度法中相关参数少,阻尼系数计算方法简单,土体为单相介质时计算结果对比动力时程分析法计算结果偏于安全;土体为固-液两相介质,阻尼系数计算考虑液相影响,计算结果与动力时程法吻合较好。
郑倩[8]（2019）在《基于激光超声二次谐波检测混凝土材料非线性及剥离损伤》文中认为混凝土由于其强度高、操作工艺简单、价格低等优点是土木工程建设领域应用最广泛的建筑材料。然而,随着服役时间的增长,在役结构中的混凝土大多处于早期损伤累积阶段,一旦结构出现明显损伤,结构的承载力已大幅度降低,因此对混凝土结构的早期损伤评估尤为关键。另一方面,在结构加固领域,FRP加固混凝土构件常常因缺少可靠锚固措施导致分界面出现剥离损伤,使得加固结构发生明显的脆性破坏。针对混凝土早期损伤材料特征评估与FRP加固剥离损伤无损检测等问题,目前大多基于线性超声检测,对早期损伤特征和小尺寸剥离缺陷不敏感,故本课题提出基于材料的非线性行为及弹簧模型的界面接触非线性诱导超声波滋生二阶谐波的原理,通过激光超声仿真模拟和等效压电超声实验研究,论证本方法对检测混凝土材料的早期损伤和FRP加固结构剥离损伤的可行性。运用虚功原理建立了热-位移单向耦合微分方程的等效积分形式,离散化得到激光超声热弹耦合方程的有限元形式。利用界面非线性反射技术推导了二维Rayleigh波在非线性介质中传播的基波和二次谐波位移,得出Rayleigh波作用下材料的非线性系数。分析了界面分层弹簧模型与超声波相互作用的开合效应所产生的二阶谐波响应。建立了等效细观混凝土模型和FRP加固结构剥离损伤模型。细观混凝土模型采用均质化方法将三相随机骨料模型按特定尺寸等效成力学性质近似相同的均质单元体,经过概率统计分析得到最佳单元尺寸12.5 mm,对每个单元赋予等效力学参数相对应的非线性本构关系。FRP混凝土局部剥离分层损伤模型通过创建一致对与接触对边界条件,形成允许接触但不互相穿透的剥离分层损伤界面。提出了有限元模拟强度调制激光激发窄带超声表面波技术,检测不同孔隙率混凝土模型的材料非线性和FRP加固结构剥离损伤。强度调制的激光超声波在非线性细观混凝土模型中产生了高次谐波,发现随着混凝土力学性质的退化,非线性力学行为增强,使得超声波微扰作用下的非线性响应越显着。通过压电超声二次谐波实验系统检测多种配合比混凝土在不同损伤状态下的材料非线性系数,以及敲击共振基频系统检测混凝土试件的动弹性模量,拟合得到混凝土材料非线性系数与宏观力学性能的指数函数关系;二次谐波法所测得的非线性系数β’的灵敏度远大于共振法的线性频率f0,验证了混凝土材料非线性作为早期损伤评价指标的可行性和优越性。有限元模拟了强度调制激光超声与剥离损伤模型的相互作用,通过FRP表面接收点信号的非线性系数以及频谱图中二阶谐波的空间分布特征,成功定位检测出剥离损伤的位置和尺寸。搭建压电超声系统对FRP加固人工剥离损伤试件进行检测,实验根据表面接收点信号的非线性系数峰值成功定位出了剥离损伤的位置,针对实验中出现的一个误判峰值,提出的改进措施是使用非接触式探头避免耦合引起基频幅值过低的问题。进一步验证本文所提方法对混凝土早期损伤材料特征评价与FRP加固剥离损伤定位的可行性。
王伟[9]（2019）在《复合材料结构的超声应力无损检测技术研究》文中研究指明准确地获得大尺寸复合材料结构的受力信息,对于大飞机的装配质量评估和结构健康监测具有极为重要的意义。利用超声波的声弹性关系进行应力测量是最有前途的应力测量技术之一,然而常用作机身材料的碳纤维增强树脂基（Carbon Fiber Reinforced Polymer,CFRP）复合材料具有各向异性的特性,导致其内部超声应力关系更加复杂,因此目前还缺少针对各向异性复合材料的有效解决方案。本文围绕“复合材料结构的应力无损检测技术”这一关键问题,重点开展了“各向异性复合材料弹性波传播规律”、“超声波应力检测影响因素分析及补偿方案”、“复合材料弹性常数及温度系数反演”工作,提出了适用于各向异性复合材料的超声应力检测方法,可用于复合材料平面应力场和梯度应力的测量,并通过实验对方法的准确性和可靠性进行了验证。本文具体研究内容如下:针对各向异性介质的应力测量,提出了基于声弹性原理的超声应力检测方法。依据声弹性理论,推导了受力介质中的各向异性波动方程,得到了各向异性介质中弹性波的传播规律,指出了超声波偏振和传播方向的夹角对声速测量的影响;使用有限元方法对复合材料中临界折射纵波的传播规律进行了渗透深度声场分析,得到了临界折射纵波（Longitudinal Critical Refracted Wave,LCR）的最优入射角度;在前面工作基础上,推导了复合材料平面应力和梯度应力的检测原理。针对本文所提出的超声应力检测方法,通过实验方式进行了准确性验证。设计并搭建了超声应力检测系统,可实现超声波速度和声时差的测量;提出了一种通过纵波速度测定复合材料刚度系数的反演方法;通过十字试样方法进行了平面双向应力的验证实验,结果说明了平面应力检测方法的准确性;通过开孔实验对LCR波渗透深度的理论推导进行了有效验证;通过四点弯曲实验进行了梯度应力检测方法的验证,良好的结果说明了方法的准确性和可靠性。针对本文所提出的超声应力检测方法,分析了环境温度、铺层周期和表面曲率三方面因素对应力测量结果的影响,并给出了相应的补偿方案。通过对复合材料中超声波温度效应的实验分析,明确了环境温度对应力测量的影响规律,并给出了针对性的温度补偿方案;通过有限元仿真和实验表征明确了复合材料的层结构均匀化条件,提出了入射频率的选择策略;使用有限元方法进行了曲率构件表面的超声波传播规律研究,明确了曲率对LCR波幅值和相位的影响,并针对曲率构件的应力检测提出了补偿方案。在上述研究基础上,进行了工程中典型复合材料结构件的应力场检测。开展了典型变截面拉伸板的非均匀应力检测,比较了超声应力法、有限元法和应变片法的检测结果,说明了本文方法的可靠性;进行了复合材料机翼前梁腹板的装配应力检测,绘制了前梁腹板由装配引起的残余应力场,指出了腹板装配应注意的区域;进行了复合材料机翼盒段缩比件的应力场检测,分别得到了由加工和装配引起的残余应力场,结果指出了加工和装配过程中残余应力集中的区域,为盒段的装配质量评估提供了数据支撑。
李赢[10]（2019）在《层状管道结构压电超声导波传播性质与损伤识别研究》文中进行了进一步梳理管道结构在长距离液体和气体运输等领域有广泛的应用。在实际应用中,大部分管道结构是层状的。这些层状管道结构可能深埋于地下,一旦出现缺陷和损伤,不易发现,安全隐患大。管道结构健康监测（Pipeline structural health monitoring,PSHM）是一种先进的技术,可以及时发现隐患,对确保管道的安全、可靠运营具有十分重要的意义。超声导波由于传播距离远、包含信息完整、引起质点振动的声场遍及整个壁厚和无需剥离外包层直接检测等优势,成为管道结构健康监测的一个重要发展方向。本文以Navier波动方程为理论基础,采用理论分析、数值计算、试验研究和有限元分析相结合的方法,并以压电超声导波为工具,分别以在无损和损伤情况下单层管道结构、层状管道结构和覆土层状管道结构为研究对象,研究超声导波传播机理、端部反射率、能量衰减系数与损伤识别等问题,旨在提出一种层状管道结构的损伤识别和结构健康监测的基本理论与方法,并提高实际工程管道结构监测水平。主要研究内容包括以下几个方面:（1）开展超声导波在管道结构中波动性能的理论分析。首先,以Navier波动方程为基础,联立边界条件,分别建立单层管道结构、层状管道结构、覆土层状管道结构频散方程,分别进行数值求解并绘制频散曲线。其次,通过分析频散曲线的性质,选择适用于管道结构的超声导波模态和中心频率。然后,研究管道结构截面内应力分布规律。最后,提出管道结构超声导波能量衰减的基本参数:端部反射率和能量衰减系数,为后续管道结构超声导波性质分析奠定理论基础。（2）建立一个单层管道结构超声导波传播性质试验系统并进行相关试验。试验结果表明,超声导波在无损/损伤单层管道结构中的传播速度试验与理论值误差较小,进一步验证了频散曲线的正确性。传播机理与理论相符合。（3）分别建立层状管道结构、损伤层状管道结构和覆土层状管道结构超声导波传播性质试验系统并进行相关试验。试验结果表明,超声导波在层状管道结构传播速度试验值与理论值误差较小,验证了频散曲线的正确性,导波能量衰减较单层管道结构更严重。在损伤层状管道结构中,损伤相当于“二次声源”,损伤位置具有明显的损伤反射回波,获得结构能量损伤指数,为建立层状管道结构损伤识别算法提供数据基础。超声导波在覆土层状管道结构传播速度理论值与试验值稍有误差,但误差较小,与频散曲线基本符合。传播机理与理论相符合。（4）进行基于压电超声导波的单层管道结构损伤识别有限元分析。采用大型有限元软件ABAQUS建立粘贴式压电陶瓷元件（PZT）的驱动与传感多物理场实体模型,并将PZT模型与管道结构模型耦合,建立一个管道结构实体单元损伤识别有限元分析平台并进行多种工况下的有限元分析。结果表明,超声导波在单层管道结构中传播速度计算值与理论值基本相等,验证了频散曲线的正确性;另外,信号接收位置距离激发位置越远,传感信号的幅值越小、脉宽越大。与试验结果进行对比,验证了有限元分析结果的正确性。（5）进行基于压电超声导波的层状管道结构损伤识别有限元分析。同样采用大型有限元软件ABAQUS建立一个多物理场实体有限元模型,并进行多种工况下的有限元分析。首先,进行导波波动性能数值分析,结果表明,超声导波在层状管道结构传播速度计算值与理论值基本相等,与频散曲线相符;管道结构轴向传播性质与单层管道结构相似,但是接收位置距离激励位置越远,信号幅值更小、脉宽更大、端部反射率更小、能量衰减系数更大;管道结构径向传播尤其是保温层和防腐层发生了明显的透射和反射,导致严重的频散和能量衰减,波形图表现为信号脉宽增大导致信号难以识别,同时幅值降低、端部反射波不明显,频谱图表现为主频率不集中、有明显的分岔。然后,进行层状管道结构损伤识别有限元分析,结果表明,能够比较准确地定位损伤位置,损伤程度越大,损伤反射波能量越大,直接导致随后的端部反射波能量越小。与试验结果进行对比分析,有限元模拟信号的模态转换波明显、端部反射波和损伤反射波与试验结果相一致,端部反射率较试验值略大,能量衰减系数较试验值减小,说明试验超声导波的能量衰减更加严重。建立不同损伤程度的层状管道结构有限元模型,提出损伤程度与损伤指数的量化关系,建立层状管道结构损伤识别算法。该方法根据损伤指数确定层状管道结构5个损伤等级,明确提出了层状管道结构从完好到破坏的程度,并提出更换层状管道结构的建议损伤指数。最后,进行覆土层状管道结构健康监测有限元分析,结果表明,超声导波在管道结构径向传播模态转换波较多,加之脉宽增大,信号识别难度较大;超声导波在管道结构轴向传播受到覆土的影响,能量衰减严重,且能量能够从结构泄漏到覆土,但是不能从覆土传播回管道结构。
二、波在非均匀损伤介质中的传播（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、波在非均匀损伤介质中的传播（论文提纲范文）
（1）层状结构中瞬态波传播的数值模拟与分析（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 层状半空间中的瞬态波 |
| 1.2.2 多层介质中的瞬态波 |
| 1.2.3 含损伤多层介质中的瞬态波 |
| 1.2.4 层状结构中瞬态波的实验研究 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 2 层状半空间中的瞬态波 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基本方程 |
| 2.2.1 波动方程 |
| 2.2.2 边界条件 |
| 2.3 层状半空间瞬态响应的解 |
| 2.4 层状半空间中瞬态响应的数值模拟 |
| 2.4.1 有限元模拟 |
| 2.4.2 模拟结果及讨论 |
| 2.5 本章小节 |
| 3 多层层状结构中的瞬态波 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 多层层状结构中瞬态波的基本理论 |
| 3.3 层状结构中瞬态响应的数值模拟 |
| 3.3.1 多层粘接结构模型的建立 |
| 3.3.2 网格划分与时间增量步 |
| 3.3.3 激励信号的确定及信号的采集 |
| 3.3.4 模拟结果及分析 |
| 3.4 含损伤层状结构中的瞬态波 |
| 3.4.1 模拟参数的选取 |
| 3.4.2 胶层退化与时域瞬态响应的关系 |
| 3.4.3 胶层退化与损伤因子之间的关系 |
| 3.5 本章小节 |
| 4 轨道板中的瞬态波 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 轨道板简化模型 |
| 4.3 轨道板中瞬态波的数值模拟 |
| 4.3.1 有限元模拟参数 |
| 4.3.2 模拟结果及分析 |
| 4.4 含损伤轨道板中的瞬态波 |
| 4.4.1 损伤工况设置 |
| 4.4.2 时域中损伤与瞬态响应的关系 |
| 4.4.3 频域中损伤与瞬态响应的关系 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 问题与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（2）混凝土细观尺度随机建模及超声检测关键技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究的目的和意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 论文研究的内容和创新点 |
| 2 混凝土细观尺度随机建模 |
| 2.1 混凝土中裂隙的随机建模 |
| 2.2 粗骨料建模 |
| 2.3 粗骨料随机组装 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 混凝土内部结构参数的超声响应特征研究 |
| 3.1 声波方程的数值解法 |
| 3.2 裂隙对超声波速度和振幅的影响 |
| 3.3 粗骨料超声波时频衰减特征 |
| 3.4 混凝土损伤的超声衰减物理实验研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 超声相控阵基础及硬件系统设计 |
| 4.1 超声相控阵简介 |
| 4.2 一维相控阵列的声束形成 |
| 4.3 硬件系统设计 |
| 4.4 激励子系统 |
| 4.5 接收子系统 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 混凝土中裂隙的超声相控阵探测实验研究 |
| 5.1 试样制作与探测方案 |
| 5.2 探测结果处理分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（3）非均匀介质及岩土结构中的弹性波理论研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 非均匀介质中弹性波传播问题的研究现状 |
| 1.2.1 非均匀介质的主要类别 |
| 1.2.2 弹性非均匀介质中波传播问题的研究现状 |
| 1.2.3 饱和介质中波传播问题的研究现状 |
| 1.2.4 非饱和介质中波传播问题的研究现状 |
| 1.3 非均匀介质中弹性波散射问题的研究现状 |
| 1.3.1 弹性波散射与动应力集中 |
| 1.3.2 非均匀弹性介质中的弹性波散射与动应力集中问题研究现状 |
| 1.3.3 饱和介质中的弹性波散射与动应力集中问题研究现状 |
| 1.3.4 非饱和介质中的弹性波散射与动应力集中问题研究现状 |
| 1.4 本文的主要工作 |
| 2 环向SH波在带有梯度表面损伤的柱状结构中的传播问题 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 问题描述 |
| 2.2.1 基本方程 |
| 2.2.2 均匀层与非均匀层环向SH波控制方程 |
| 2.3 问题的求解 |
| 2.3.1 均匀层SH波控制方程的求解 |
| 2.3.2 非均匀层SH波控制方程的求解 |
| 2.4 数值算例与结果分析 |
| 2.4.1 频散曲线 |
| 2.4.2 求解精度分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 Love波在非均匀饱和土中的传播特性 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 问题描述 |
| 3.2.1 基本方程 |
| 3.2.2 均匀层与非均匀层Love波基本方程 |
| 3.3 问题的求解 |
| 3.3.1 均匀层波控制方程的求解 |
| 3.3.2 非均匀层波控制方程的求解 |
| 3.4 数值算例与结果分析 |
| 3.4.1 梯度系数对Love波的频散特性与衰减特性的影响 |
| 3.4.2 饱和度对Love波频散特性与衰减特性的影响 |
| 3.4.3 最小模值逼近法的简单讨论 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 非均匀非饱和土中的SH波传播与散射问题 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 问题描述 |
| 4.2.1 非均匀非饱和介质中基本方程的推导 |
| 4.2.2 SH波在均匀半空间中传播的波动方程推导 |
| 4.2.3 SH波在非均匀半空间中传播的波动方程推导 |
| 4.2.4 圆形孔洞周围动应力集中问题的总波场讨论 |
| 4.3 问题的求解 |
| 4.3.1 坐标变换以及位移与应力的复数表达 |
| 4.3.2 散射波场的计算 |
| 4.4 数值算例与结果分析 |
| 4.4.1 梯度系数与入射频率对位移幅值的影响 |
| 4.4.2 圆形孔洞周围的动应力集中 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 具有非整数幂次体积分数的功能梯度组合板中的Lamb波 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 问题描述 |
| 5.3 问题的求解 |
| 5.3.1 波函数基本解与变量替换 |
| 5.3.2 基于幂级数方法的波函数级数解讨论 |
| 5.4 数值算例与结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 本文结论 |
| 6.2 研究展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果 |
| 附录 |
（4）地应力对岩石爆破开裂及爆炸地震波传播的影响机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景与研究意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 爆破地震波产生机制 |
| 1.2.2 爆破地震波成分构成与辐射模式 |
| 1.2.3 爆破地震波传播衰减规律 |
| 1.3 目前研究存在的问题及不足 |
| 1.4 研究内容与思路 |
| 第2章 地应力对岩石爆破开裂的影响机理 |
| 2.1 爆炸荷载及其作用过程 |
| 2.1.1 爆炸荷载峰值 |
| 2.1.2 爆炸荷载变化历程 |
| 2.2 爆炸荷载与地应力联合作用下的岩体应力场 |
| 2.2.1 爆炸应力波场 |
| 2.2.2 地应力引起的围岩静态应力场 |
| 2.2.3 爆炸应力波与地应力叠加应力场 |
| 2.3 地应力对岩石爆破开裂过程的影响 |
| 2.3.1 SPH-FEM耦合方法与材料模型 |
| 2.3.2 静水地应力对岩石爆破开裂的影响 |
| 2.3.3 非静水地应力对岩石爆破开裂的影响 |
| 2.4 小结 |
| 第3章 地应力对爆炸地震波能量的影响 |
| 3.1 爆炸地震波能量 |
| 3.2 静水地应力对爆炸地震波能量的影响 |
| 3.3 非静水地应力对爆炸地震波能量的影响 |
| 3.3.1 不同主应力方向上爆炸地震波能量对比 |
| 3.3.2 不同地应力场中爆炸地震波构成成分 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 地应力对爆炸地震波传播衰减的影响 |
| 4.1 爆炸地震波传播衰减机制 |
| 4.1.1 几何扩散机制 |
| 4.1.2 介质阻尼机制 |
| 4.2 不同地应力条件下爆炸地震波衰减规律 |
| 4.2.1 数值计算模型 |
| 4.2.2 地应力水平对爆炸地震波能量传播衰减规律的影响 |
| 4.2.3 地应力方向对爆炸地震波能量传播衰减规律的影响 |
| 4.3 地应力对爆炸地震波传播影响的实测资料分析 |
| 4.3.1 工程概况 |
| 4.3.2 爆炸地震波监测 |
| 4.3.3 实测结果分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
（5）柔性切缝药包定向断裂控制爆破机理及应用（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题背景与研究意义 |
| 1.2 岩石定向断裂控制爆破国内外研究现状 |
| 1.3 研究内容与技术路线 |
| 2 柔性切缝药包爆炸作用理论分析 |
| 2.1 炸药的爆轰及柔性外壳对炸药爆轰的影响 |
| 2.2 爆炸冲击波在柔性外壳约束下的传播过程 |
| 2.3 爆轰产物在柔性外壳约束下的流场分析 |
| 2.4 柔性切缝外壳的聚能效应 |
| 2.5 切缝药包爆破裂纹形成机理及扩展特性分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 柔性切缝药包爆炸应力波实验研究 |
| 3.1 柔性切缝药包定向断裂控制爆破影响因素分析 |
| 3.2 超动态应变测试系统与实验方案 |
| 3.3 柔性切缝药包爆炸应力波实验过程 |
| 3.4 实验数据处理与结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 双孔含预裂隙砂浆试件定向断裂控制爆破研究 |
| 4.1 超声波检测岩体损伤的理论基础 |
| 4.2 超声波测试系统与测点布置 |
| 4.3 双孔含预裂隙砂浆试件爆破实验及其声波测试 |
| 4.4 含预裂隙砂浆试件爆破实验结果分析 |
| 4.5 双孔含预裂隙砂浆试件数值模拟研究 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 柔性切缝药包岩石定向断裂控制爆破的应用研究 |
| 5.1 柔性切缝药包在含斜层隧道成形控制的应用 |
| 5.2 柔性切缝药包在煤矿巷道成形控制的应用 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（6）密度非均匀介质中夹杂对SH波的散射（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 弹性波及动应力集中 |
| 1.2 非均匀介质波动理论的应用 |
| 1.3 国内外非均匀介质波动理论研究进展 |
| 1.3.1 非均匀介质的力学研究 |
| 1.3.2 非均匀介质中的弹性波动问题 |
| 1.3.3 非均匀介质波动问题主要研究方法 |
| 1.4 本文研究思路及方法 |
| 1.4.1 波动问题求解思路 |
| 1.4.2 应力集中 |
| 1.4.3 本文研究内容 |
| 第2章 基本波动理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 张量标记方法 |
| 2.3 弹性动力学方程 |
| 2.4 波场表达式推导 |
| 2.5 亥姆霍兹方程的求解 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 密度增长介质中圆孔对SH波的散射 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 理论模型及其控制方程 |
| 3.2.1 控制方程的推导 |
| 3.2.2 模型中的波场表达式 |
| 3.3 算例公式推导 |
| 3.4 圆孔周围的动应力集中系数分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 密度增长介质中夹杂对SH波的散射 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 理论模型及其控制方程 |
| 4.2.1 区域1中波场以及应力分量 |
| 4.2.2 区域2中波场以及应力分量 |
| 4.2.3 边界条件及动应力集中系数求解 |
| 4.3 圆形夹杂周围的动应力集中系数分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文及取得的科研成果 |
| 致谢 |
（7）固液两相介质中地下结构抗震设计方法（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 论文的研究背景和意义 |
| 1.2 地下结构抗震分析中的关键问题 |
| 1.2.1 土体本构模型 |
| 1.2.2 土介质中的波 |
| 1.2.3 人工边界条件 |
| 1.2.4 地震波输入方法 |
| 1.2.5 地下结构抗震设计方法 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第2章 地下结构地震反应影响因素研究 |
| 2.1 土体本构模型 |
| 2.1.1 单相介质 |
| 2.1.2 两相介质 |
| 2.2 人工边界条件 |
| 2.2.1 粘弹性人工边界 |
| 2.2.2 无限元人工边界 |
| 2.3 地震波动输入方法 |
| 2.3.1 基于粘弹性边界等效荷载输入法 |
| 2.3.2 基于无限元边界等效荷载输入法 |
| 2.3.3 数值算例 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 弹性体波在土介质中的传播特性 |
| 3.1 弹性体波在单相介质中的传播 |
| 3.1.1 弹性波在单相土颗粒介质中的传播 |
| 3.1.2 SV波在均匀单相土体自由表面的反射 |
| 3.2 弹性体波在两相介质中的传播 |
| 3.2.1 弹性体波在饱和两相介质中的传播 |
| 3.2.2 SV波在均匀饱和土体自由表面的反射 |
| 3.3 弹性体波在三相介质中的传播 |
| 3.3.1 弹性波在非饱和三相介质中的传播 |
| 3.3.2 SV波在均匀非饱和土体自由表面的反射 |
| 3.3.3 数值计算 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 地下结构抗震设计简化计算方法 |
| 4.1 单相介质中的反应速度法 |
| 4.1.1 计算模型 |
| 4.1.2 阻尼等效荷载计算 |
| 4.1.3 反应速度法实施步骤 |
| 4.1.4 数值算例 |
| 4.1.5 适用性验证 |
| 4.2 两相介质中的反应速度法 |
| 4.2.1 阻尼等效荷载及结构周围剪力计算 |
| 4.2.2 数值算例 |
| 4.3 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间所发表的论文 |
| 致谢 |
（8）基于激光超声二次谐波检测混凝土材料非线性及剥离损伤（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题来源及研究的背景和意义 |
| 1.1.1 课题的来源 |
| 1.1.2 研究的背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 |
| 1.2.1 激光超声技术国内外研究现状 |
| 1.2.2 非线性超声谐波技术国内外研究现状 |
| 1.2.3 国内外研究综述的简析 |
| 1.3 主要研究内容和方案 |
| 第2章 激光超声与非线性超声波动理论分析 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 激光激发超声波原理分析 |
| 2.2.1 热弹性耦合微分方程 |
| 2.2.2 热传导方程有限元形式 |
| 2.2.3 热弹方程有限元形式 |
| 2.3 非线性超声波动理论分析 |
| 2.3.1 Rayleigh波动方程及线性解 |
| 2.3.2 Rayleigh波运动方程非线性解 |
| 2.3.3 弹簧模型的接触非线性分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 非线性细观混凝土模型研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 等效细观混凝土建模分析 |
| 3.2.1 混凝土随机骨料模型 |
| 3.2.2 非线性细观单元等效化方法 |
| 3.2.3 等效细观单元弹模数据统计分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 混凝土材料非线性检测研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 激光超声检测混凝土数值研究 |
| 4.2.1 强度调制激光激励源参数 |
| 4.2.2 非线性细观混凝土模型 |
| 4.2.3 计算步长与网格划分 |
| 4.2.4 瞬态响应信号处理及分析 |
| 4.2.5 混凝土材料非线性与弹性模量 |
| 4.3 压电超声检测混凝土实验研究 |
| 4.3.1 素混凝土制备 |
| 4.3.2 混凝土材料非线性超声检测系统 |
| 4.3.3 敲击共振基频检测系统 |
| 4.3.4 混凝土材料非线性实验检测结果 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 FRP加固结构剥离损伤检测研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 激光超声检测剥离损伤数值研究 |
| 5.2.1 二维FRP加固剥离损伤模型 |
| 5.2.2 二维剥离损伤模型的检测和定位 |
| 5.2.3 三维FRP加固剥离损伤模型 |
| 5.2.4 三维剥离损伤模型的检测和定位 |
| 5.3 压电超声检测剥离损伤实验研究 |
| 5.3.1 FRP加固混凝土剥离损伤试件 |
| 5.3.2 非线性超声实验检测系统 |
| 5.3.3 FRP加固剥离损伤检测实验结果 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（9）复合材料结构的超声应力无损检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 应力检测方法概述及对比分析 |
| 1.2.1 有损检测方法概述 |
| 1.2.2 无损检测方法概述 |
| 1.2.3 检测方法比较分析 |
| 1.3 超声应力检测技术国内外研究现状 |
| 1.3.1 声弹性技术 |
| 1.3.2 超声波双折射应力检测 |
| 1.3.3 非线性超声应力检测 |
| 1.4 复合材料超声应力检测技术进展及发展趋势 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 复合材料超声应力检测的基本原理 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 复合材料中超声波传播规律 |
| 2.2.1 各向异性介质中弹性波波动方程 |
| 2.2.2 各向异性介质中超声波传播规律 |
| 2.3 复合材料中临界折射纵波的传播规律 |
| 2.3.1 临界折射纵波激发原理 |
| 2.3.2 临界折射纵波的有限元分析 |
| 2.3.3 临界折射纵波渗透深度分析 |
| 2.4 复合材料超声应力检测原理 |
| 2.4.1 复合材料平面应力检测原理 |
| 2.4.2 复合材料梯度应力检测原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 超声应力法的实验系统建立及准确性验证 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 超声应力检测系统的设计及搭建 |
| 3.2.1 检测系统的硬件设计及组成 |
| 3.2.2 LCR数据处理与算法 |
| 3.2.3 声速测量及超声楔块设计 |
| 3.3 复合材料弹性常数反演 |
| 3.3.1 非线性问题反演方法 |
| 3.3.2 参数敏感性分析 |
| 3.3.3 层合板弹性常数反演 |
| 3.4 复合材料平面应力实验验证 |
| 3.4.1 十字试样实验方法 |
| 3.4.2 铝合金双向应力实验验证 |
| 3.4.3 复合材料超声应力系数标定 |
| 3.4.4 复合材料双向应力实验验证 |
| 3.5 复合材料梯度应力实验验证 |
| 3.5.1 复合材料LCR波渗透深度实验测量 |
| 3.5.2 复合材料四点弯曲梯度应力检测 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 复合材料超声应力检测影响因素及补偿 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 环境温度影响 |
| 4.2.1 CFRP材料中超声波传播的温度效应 |
| 4.2.2 CFRP材料中温度效应的实验测量 |
| 4.2.3 弹性常数温度系数反演 |
| 4.2.4 温度补偿方案 |
| 4.3 铺层周期影响 |
| 4.3.1 层结构均匀化条件 |
| 4.3.2 频率选择策略及实验表征 |
| 4.4 表面曲率影响 |
| 4.4.1 表面曲率对超声波传播的影响 |
| 4.4.2 弯曲构件应力检测补偿方案 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 复合材料结构超声应力场的检测应用 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 CFRP复合材料板非均匀应力检测 |
| 5.3 CFRP复合材料机翼前梁装配应力测量 |
| 5.3.1 测量任务概况 |
| 5.3.2 测量方案设计 |
| 5.3.3 测量结果分析 |
| 5.4 CFRP复合材料机翼盒段缩比件应力测量 |
| 5.4.1 测量任务概况 |
| 5.4.2 加工残余应力测量结果 |
| 5.4.3 装配应力测量结果 |
| 5.4.4 补偿效果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
| 致谢 |
| 个人简历 |
（10）层状管道结构压电超声导波传播性质与损伤识别研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 |
| 1.2.1 压电效应及其应用 |
| 1.2.2 导波频散特性和多模态特性 |
| 1.2.3 基于波动的损伤识别算法 |
| 1.2.4 导波传播特性分析基本方法 |
| 1.2.5 典型层状管道结构的基本特点 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 主要研究内容 |
| 1.4 本章小结 |
| 2 压电效应与超声导波的基本理论 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 压电材料与压电效应 |
| 2.3 压电方程和压电参数 |
| 2.3.1 压电方程 |
| 2.3.2 压电参数及其相互关系 |
| 2.3.3 PZT换能器基本性能 |
| 2.4 超声导波的基本概念和性质 |
| 2.4.1 基本概念 |
| 2.4.2 群速度和相速度 |
| 2.4.3 频散特性和多模态特性 |
| 2.4.4 模态转换特性 |
| 2.5 管道结构压电超声导波损伤识别基本方法 |
| 2.5.1 飞行时间损伤定位法 |
| 2.5.2 基于传感信号能量的损伤识别算法 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 层状管道结构导波传播特性分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 管道结构导波的频散方程 |
| 3.2.1 波动方程及其求解 |
| 3.2.2 单层管道结构的频散方程 |
| 3.2.3 导波的分类 |
| 3.2.4 层状管道结构的频散方程 |
| 3.2.5 覆土层状管道结构的频散方程 |
| 3.3 管道结构导波模态分析 |
| 3.3.1 单层管道结构导波模态分析 |
| 3.3.2 层状管道结构导波模态分析 |
| 3.3.3 覆土层状管道结构导波模态分析 |
| 3.4 基于能量因素的导波性质分析 |
| 3.4.1 能量密度传播速度 |
| 3.4.2 端部反射率分析 |
| 3.4.3 能量衰减分析 |
| 3.5 超声波在界面处的传播性质 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 单层管道结构超声导波损伤识别试验 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单层管道结构超声导波传播性质试验 |
| 4.2.1 试验目标 |
| 4.2.2 试验装置与系统及内容 |
| 4.2.3 试验过程 |
| 4.2.4 试验结果分析与结论 |
| 4.3 单层管道结构超声导波损伤识别试验 |
| 4.3.1 试验目标 |
| 4.3.2 试验装置和系统与内容 |
| 4.3.3 试验过程 |
| 4.3.4 结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 覆土层状管道结构超声导波试验 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 层状管道结构超声导波传播性质试验 |
| 5.2.1 试验目标 |
| 5.2.2 试验装置和内容及过程 |
| 5.2.3 结果与结论 |
| 5.3 层状管道结构超声导波损伤识别试验 |
| 5.3.1 试验目标 |
| 5.3.2 试验装置和试验过程 |
| 5.3.3 结果分析 |
| 5.4 覆土层状管道结构超声导波传播性质试验 |
| 5.4.1 试验目标 |
| 5.4.2 试验装置和试验过程 |
| 5.4.3 结果分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 利用压电超声导波的层状管道结构损伤识别有限元模拟 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 有限元分析方法和ABAQUS简介 |
| 6.3 单层管道结构导波传播性质有限元分析 |
| 6.3.1 几何性质和材料性质 |
| 6.3.2 部件集合和定义分析步 |
| 6.3.3 相互作用 |
| 6.3.4 施加荷载 |
| 6.3.5 网格划分 |
| 6.3.6 结果分析 |
| 6.4 层状管道结构导波传播性质有限元分析 |
| 6.4.1 建立模型 |
| 6.4.2 轴向传播性质分析 |
| 6.4.3 径向传播性质分析 |
| 6.5 层状管道结构损伤识别有限元分析 |
| 6.5.1 建立45°周向损伤模型 |
| 6.5.2 建立90°周向损伤模型 |
| 6.5.3 结果分析 |
| 6.6 层状管道结构损伤识别算法 |
| 6.6.1 损伤指标与损伤程度的对应关系 |
| 6.6.2 损伤指标的评估范围界定 |
| 6.7 覆土层状管道结构导波传播性质有限元分析 |
| 6.7.1 建立模型 |
| 6.7.2 结果分析 |
| 6.8 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点摘要 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
四、波在非均匀损伤介质中的传播（论文参考文献）
- [1]层状结构中瞬态波传播的数值模拟与分析[D]. 王慧敏. 北京交通大学, 2021(02)
- [2]混凝土细观尺度随机建模及超声检测关键技术研究[D]. 陈贵武. 中国矿业大学, 2021(02)
- [3]非均匀介质及岩土结构中的弹性波理论研究[D]. 曲桢. 西安理工大学, 2020(01)
- [4]地应力对岩石爆破开裂及爆炸地震波传播的影响机理[D]. 吴泽南. 南昌大学, 2020(01)
- [5]柔性切缝药包定向断裂控制爆破机理及应用[D]. 董超. 中国矿业大学, 2020(01)
- [6]密度非均匀介质中夹杂对SH波的散射[D]. 潘济生. 哈尔滨工程大学, 2020(05)
- [7]固液两相介质中地下结构抗震设计方法[D]. 李双飞. 河北科技大学, 2019(07)
- [8]基于激光超声二次谐波检测混凝土材料非线性及剥离损伤[D]. 郑倩. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [9]复合材料结构的超声应力无损检测技术研究[D]. 王伟. 哈尔滨工业大学, 2019(01)
- [10]层状管道结构压电超声导波传播性质与损伤识别研究[D]. 李赢. 大连理工大学, 2019(06)