声波测试技术原理课件.ppt
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- 声波 测试 技术 原理 课件
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1、第七章第七章 声波测试技术声波测试技术?声波测试技术是近年来发展非常迅速的一项新技术。它的基本原理是用人工的方法在结构中激发一定频率的弹性波,这种弹性波以各种波形在结构内部传播并由接收仪器接收,通过分析研究接收和记录下来的波动信号,来确定结构的力学特性,了解它们的内部缺陷。由于声波测试与其它材料试验方法相比有轻便、灵活、可以大范围测试等一系列优点,因而在水利、矿业、交通、房建、市政等工程中得到广泛的应用。1.声波及其物理性质声波及其物理性质?5.1.1 物理学定义?声源体发生振动会引起四周空气振荡,那种振荡方式就是声波。声以波的形式传播着,我们把它叫做声波;?声波借助各种媒介向四面八方传播;?
2、除了空气,水、金属、木头、混凝土等也都能够传递声波,它们都是声波的良好媒介。在真空状态中声波就不能传播了。?5.1.2 声波频率?人对声音的感觉有一定频率范围,大约每秒钟振动20次到20000次范围内,即频率范围是20Hz-20000Hz;?声波借助各种媒介向四面八方传播。如果物体振动频率低于20Hz或高于20000Hz人耳就听不到了,高于20000Hz的频率就叫做超声波,而低于20Hz的频率就叫做次声波。1.1 声波的传播规律声波的传播规律?在弹性介质内某一点,由于某种原因而引起初始扰动或振动时,这一扰动或振动则以波的形式在弹性介质内传播,形成弹性波。声波是弹性波的一种,若视岩土和混凝土介质
3、为弹性体,则声波在岩土和混凝土介质中的传播服从弹性波传播规律。波动方程波动方程 拉密系数;体积应变;质点的位移;介质密度。拉普拉斯算子:?拉密运动方程:?纵波(P波):质点振动方向与波的传播方向一致时称为纵波。将上式代入拉密方程可得:可得无限弹性介质中纵波的波动方程:可得纵波的传播速度:?横波(S波):质点振动方向与波的传播方向垂直时称为横波。将上式代入拉密方程可得:可得无限弹性介质中横波的波动方程:可得横波的传播速度:?一维波动方程:一维波动方程:对于一根混凝土桩,当L D时,可把桩看成是具有侧限约束(围压)的杆系结构。在桩顶施加一个初始扰动力(锤击一下),弹性波立即从桩头沿桩身往桩底传播,
4、并满足一维波动方程。波的传播速度:比较纵波速度VP、横波VS和一维波VB。则有VPVBVS A)纵波速度总是大于横波速度;B)纵波又称P(Primary)波,意即初至波,因其波速最快;C)横波又称S(Secondary)波,意即次波,因其波速最小。由波速的表达式可知,弹性介质的性质及种类不同,弹性常数及密度也不同,因此,弹性波在介质中传播的速度也不同。这样,如用人工(爆破、锤击等)发生弹性波,并设法用接收仪表测定其波速,则可以用来判别物体的特性及状态(如坚硬或松软,裂隙与完整等)以及混凝土桩基的完整性和承载力等,这就是工程上经常使用的“弹性波探测法”的理论依据。1.2 弹性波探测的理论弹性波探
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