现役钢-混凝土组合结构界面损伤超声导波无基线识别及评价

基本信息
批准号:51478079
项目类别:面上项目
资助金额:90.00
负责人:李冬生
学科分类:
依托单位:大连理工大学
批准年份:2014
结题年份:2018
起止时间:2015-01-01 - 2018-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:何建平,夏书峰,欧晓英,李幸钰,冯全明,陈智
关键词:
无基线损伤识别信号处理界面损伤健康监测超声导波
结项摘要

Interface damage is the most serious damage type in reinforcd concrete composite structures. It has some obvious characteristics, for example,high hiding,strong random,clear localization.Ultrasonic guided wave(UGW) techniques are very suitable for the interface damage monitoring, however,conventional UGW methods compare signals obtained from the pristine condition of a structure (baseline signals) with those from the current state, and relate certain changes in the signal characteristics to damage.In this project the baseline-free interface damage dectection methods were proposed.First,corresponding numerical models based on rapid speed and high precision wavelet spectral element method were developed. Second,a fully automated baseline-free technique for interface damage detection in reniforced concrete was established,developing signal processing techniques to experimentally estimate dispersion curves in-situ. Third, due to the wave propagation environment being dispersive, multi-modal, and multi-path,a compensate and cancellation method and of dispersion ,multi-mode separation techniques were proposed. A data-driven framework for effective and robust analysis of guided wave signals is devised to automatically detect and localize interface damage.The sensed ultrasonic data were characterized and mapped onto a high dimensional feature space.Different wavefield images were processed to detect defects in reinforced concrete interface, and a nonlinear guided wave technique was applied to monitor interface early damage.Finally, the effectiveness and correctness of these methods in the project would be verified through experiment.

界面损伤是钢-混凝土组合结构最严重的破坏形式,它具有隐蔽性比较高、随机性强、局部化突出等特征,超声导波技术非常适合界面损伤监测,但是现有的超声导波大部分都依赖健康状态下的基线信号去识别结构损伤,很难真正用于现役工程。本项目提出无基线超声导波监测技术识别钢-混凝土界面损伤并进行评价。首先提出一种计算速度快、精度高的小波谱单元模拟钢-混凝土界面损伤波导传播。然后,建立钢-混凝土界面损伤超声导波无基线监测数学模型、提出基于实验方法实时获取结构频散曲线。其次,针对试验中导波信号频散、多模态、非线性等特点,发展频散补偿和移除方法、多模态分离技术。再次,在上述处理后的超声导波信号基础上,运用数据驱动技术提取损伤特征信号,构建特征数据库,自动识别界面损伤;并发展界面不同损伤类型超声导波成像方法、界面早期损伤非线性超声导波监测。最后,通过试验验证本项目提出的方法有效性和正确性。

项目摘要

界面损伤是钢—混凝土组合结构最严重的破坏形式,它具有隐蔽性比较高、随机性强、局部化突出等特征,超声导波技术非常适合界面损伤监测,但是现有的超声导波大部分都依赖健康状态下的基线信号去识别结构损伤,很难真正用于现役工程。本项目提出了基于波束成型的Lamb波无基线钢—混凝土界面损伤结构损伤识别,实现了基于概率的Lamb波无基线板状结构损伤识别,并开发了双曲线概率成像算法。为了克服小波有限元需要满足严格的时间步长的缺点,发展一种基于快速傅里叶变换(FFT)的BSWI有限元频域谱方法。该方法在空间域上利用紧支小波尺度函数近似理论波解,计算与频率相关的近似动力刚度矩阵。基于单元层面的动力缩聚技术被用于消除小波单元的内部节点自由度,从而得到矩阵尺寸非常小的等效动力刚度矩阵进行整体动力刚度矩阵的组装。提出基于实验方法实时获取结构频散曲线;利用频散和非频散波的传播方程以及频散波重构方程,发展频散补偿和频散移除方法;对多模态信号进行分解;并在建立的理论模型上,研究适用于导波信号的信号处理方法。提出了强噪声环境中提取有效导波信号及去噪方法;发展多模态导波信号分解方法,提取不同模态特征参数,建立特征参数与模态特征的对应关系;分析不同导波模态检测不同类型缺陷的适用性和有效性。开展三种不同类型界面损伤试验,验证了本项目所提方法的有效性和实用性。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

涡度相关技术及其在陆地生态系统通量研究中的应用

DOI:10.17521/cjpe.2019.0351
发表时间:2020
2

环境类邻避设施对北京市住宅价格影响研究--以大型垃圾处理设施为例

环境类邻避设施对北京市住宅价格影响研究--以大型垃圾处理设施为例

DOI:10.11821/dlyj020190689
发表时间:2020
3

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

坚果破壳取仁与包装生产线控制系统设计

DOI:10.19554/j.cnki.1001-3563.2018.21.004
发表时间:2018
4

居住环境多维剥夺的地理识别及类型划分——以郑州主城区为例

居住环境多维剥夺的地理识别及类型划分——以郑州主城区为例

DOI:10.11821/dlyj201810008
发表时间:2018
5

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

基于细粒度词表示的命名实体识别研究

DOI:10.3969/j.issn.1003-0077.2018.11.009
发表时间:2018

李冬生的其他基金

批准号:59075189
批准年份:1990
资助金额:4.00
项目类别:面上项目
批准号:51778104
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51278083
批准年份:2012
资助金额:85.00
项目类别:面上项目
批准号:50808030
批准年份:2008
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目

相似国自然基金

1

高温后钢与再生混凝土界面粘结传力机理及损伤评价

批准号:51578163
批准年份:2015
负责人:陈宗平
学科分类:E0804
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
2

基于超声导波的复杂结构微-小损伤识别技术研究

批准号:11372179
批准年份:2013
负责人:李富才
学科分类:A0707
资助金额:86.00
项目类别:面上项目
3

内河大尺度钢和钢筋混凝土组合高桩码头结构界面损伤和能量耗散机理研究

批准号:51579021
批准年份:2015
负责人:王多银
学科分类:E1101
资助金额:70.00
项目类别:面上项目
4

新型薄钢-混凝土组合结构体系的研究

批准号:50478027
批准年份:2004
负责人:张耀春
学科分类:E0804
资助金额:25.00
项目类别:面上项目