夏弋伟

(武汉理工大学交通学院 武汉 430063)

超声无损检测在检测混凝土的损伤情况中已经广泛应用，但是在检测应力方向还有待发展。对于各向同性的材料(例如金属)，应用超声无损检测手段测试其应力已经比较成熟，但是对于混凝土这种复合材料，由于其内部结构中有集料的存在，超声波在其内部传播的过程中将发生反射和散射，特别是粒径较大的骨料，对超声波的传播影响更大。国内外学者针对混凝土中超声波波速与应力大小关系做了许多研究，但研究多是以实验为基础，由于实验条件的限制，并不能得到理想的结果，利用数值模拟来探讨混凝土声波-应力关系的研究相对较少[1]。本文通过ABAQUS软件建立混凝土塑性损伤模型，模拟超声波在受载混凝土中的传播，以探究声波波速与应力大小的关系。

1 声波的传播规律及检测优势

声波在各向同性均匀介质中传播时，声速是一定的，但是当介质中有缺陷、裂纹或应力时，超声波在传播的过程中便会发生反射、折射等现象，会使接收到超声波信号的声速改变，通过对超声波信号的分析可以读取超声波中携带的关于试件的损伤情况、应力水平等有效信息。

声波在传播的过程中会被吸收而逐渐减弱，这就是声波的衰减。扩散衰减、吸收衰减和散射衰减是造成声波衰减的3个原因，在固体中声波的衰减最弱，而在液体和气体中的衰减较强。吸收衰减和散射衰减主要与传播介质自身的性质有关，扩散衰减则主要和声源信号的强弱有关。……