Guided ultrasonic waves for detection of debonding in bars partially embedded in grout

چکیده

کلمات کلیدی

1.مقدمه

2.    زمینۀ نظری انتشار هدایت شدۀ موج در موجبرهای استوانه ای

تصویر 1. نمای شماتیک موجبرهای استوانه ای. a) میلۀ آزاد b) میلۀ کاملاً خوابانده c) میلۀ تا اندازه ای خوابانده. 

تصویر 2. منحنی های پراکندگی سرعت گروهی میلۀ فولادی به قطر 1 سانتی متر ( E   = 207 GPa, v   = 0.3,  p  =  7894 kg/ m3)و منحنی های پراکندگی میلۀ فولادی به قطر 1 سانتی متر خوابانده شده در دوغاب با ضخامت 17.5 mm (E = 33 GPa, v = 0.2, q = 2067 kg/m3)

2.1    انتشار موج در میله های آزاد و کاملاً خوابانده

2.2    انتشار موج در نمونه های با بخشی خوابانده شده و پیوند کامل

تصویر 3. انتشار موج در میلۀ تا اندازه ای خوابانده شده و کاملاً پیوندخورده با پوشش دوغاب: a) پراش موج در انتهای تقریبی بخش خوابانده شده b) انتشار چندحالته و جدایی حالت در بخش خوابانده شدۀ میله c) تبدیل حالت در بخش آزاد میله d) شمای سیگنال های ثبت شده در دو انتهای نمونه.

2.3    انتشار موج در نمونه های تا قسمتی خوابانده شده با جداشدگی

2.3.1. جداشدگی در ابتدای بخش خوابانده شده

تصویر 4. نتایج روش المان محدود برای انتشار موج در نمونۀ تااندازه ای خوابانده شده با پیوند کامل: (a) 0.1 ms; (b) 0.16 ms; (c) 0.25 ms; (d) 0.38 ms; (e) 0.59 ms; (f) 0.73 ms. 

تصویر 5. منحنی های پراکندگی سرعت گروهی میلۀ فولادی به قطر 1 سانتی متر 

تصویر 6. انتشار موج در میلۀ تا اندازه ای خوابانده شده با جداشدگی در ابتدای بخش خوابانده شده: a)پراش موج در انتهای جداشدگی b)انتشار چندحالته در بخش روکش دار c)شماهای سیگنال های ثبت شده در دو انتهای نمونه.

تصویر 7. نتایج روش المان محدود انتشار موج در نمونۀ تا اندازه ای خوابانده شده با جداشدگی در ابتدای بخش خوابانده شده: (c) 0.27 ms, (b) 0.19 ms, (a) 0.1 ms .(d) 0.46 ms

تصویر 8. نتایج روش المان محدود انتشار موج در نمونۀ تا اندازه ای خوابانده شده با 20 سانتی متر جداشدگی در ابتدای بخش خوابانده شده به صورت سیگنال های دامنه-زمان ثبت شده در گره ها: S4 (d) S3 (c) s2 (b) s1 (a)

تصویر 9. انتشار موج در میلۀ تا اندازه ای خوابانده شده با جداشدگی در وسط بخش خوابانده شده: (a): پراش موج در انتهای تقریبی بخش خوابانده شده (b): انتشار چندحالته در بخش پوشش دار، پراش دوم در ابتدای جداشدگی (c): تبدیل حالت در میلۀ آزاد جداشده و پراش سوم در انتهای جداشدگی و (d): تبدیل حالت و انتشار چندحالته در بخش پوششدار.

2.3.2. جداشدگی در وسط بخش خوابانده شده

تصویر 10. نتایج روش المان محدود انتشار موج در نمونۀ تا قسمتی خوابانده شدۀ دارای جداشدگی در وسط بخش خوابانده: : ( a) 0.1 ms, ( b) 0.16 ms, (c) 0.24 ms,  ( d) 0.26 ms, (e) 0.38 ms.

تصویر 11. نتایج روش المان محدود در نمونۀ تا قسمتی خوابانده شده با cm 20 جداشدگی در وسط بخش خوابانده شده به صورت سیگنال های زمان-دامنۀ ثبت شده در گره های به ترتیب S1 تا s4.

تصویر 12. انتشار موج در میلۀ تا قسمتی خوابانده شده با جداشدگی در انتهای بخش دوغاب: a) پراش موج در انتهای انتهایی بخش خوابانده b) انتشار چندحالته در بخش پوشش دار، پراش دوم در ابتدای جداشدگی c) تبدیل 

2.3.3. جداشدگی در پایان بخش خوابانده شده

تصویر 13. نتایج روش المان محدود در نمونۀ تا قسمتی خوابانده شده با جداشدگی در انتهای انتهایی بخش خوابانده شده: (a) 0.1 ms, (b) 0.16 ms, (c) 0.22 ms, (d) 0.24 ms and (e) 0.27 ms.

تصویر 14. نتایج روش المان محدود انتشار موج در نمونۀ تاقسمتی خوابانده شده با cm 20 جداشدگی در انتهای بخش خوابانده شده به صورت سیگنال های زمان-دامنۀ ثبت شده در نقطه: به ترتیب s1 تا s4. 

تصویر 15. شماهای نمونه های بررسی شده: a) گروه #A با جداشدگی در ابتدای بخش خوابانده b) گروه #B با جداشدگی در وسط بخش خوابانده c) گروه #C با جداشدگی در انتهای بخش خوابانده d) لنگر کاملاً جداشده #D e) لنگر کاملاً پیوندشده #E.

3.    بررسی های تجربی میله های تا قسمتی خوابانده شده و دارای جداشدگی از قبل

3.1. توصیف نمونه ها

تصویر 16. تنظیم عملی: a) تجهیزات برای انتشار موج هدایت شده و نمونۀ آزمایش شده با جزئیات محرک و حسگر متصل به انتهای آزاد میله b) نمونۀ بیرون کشیده و سوارشده روی ماشین آزمون. 

تصویر 17. سیگنال های تجربی انتشار موج ثبت شده در انتهای آزاد میله با جداشدگی در ابتدای بخش خوابانده: a) نمونۀ کاملاً پیوندشده #E نمونۀ #A با جداشدگی طول (b) 10 cm, (c) 20 cm, (d) 30 cm, (e) 40 cm  و f) نمونۀ کاملاً جداشده #D.

3.2. تنظیم تجربی

تصویر 18. سیگنال های تجربی انتشار موج ثبت شده در انتهای آزاد میله با جداشدگی در وسط بخش خوابانده: a) نمونۀ کاملاً پیوندشده #E، نمونۀ #A با جداشدگی طول (b) 10 cm, (c) 20 cm, (d) 30 cm, (e) 40 cm  و f) نمونۀ کاملاً جداشدۀ #D.

3.3. نتیجه های انتشار موج هدایت شده

تصویر 19. سیگنال های تجربی انتشار موج ثبت شده در انتهای آزاد میله با جداشدگی در وسط بخش خوابانده: a) نمونۀ کاملاً پیوندشده #E، نمونۀ #A با جداشدگی طول (b) 10 cm, (c) 20 cm, (d) 30 cm, (e) 40 cm  و f) نمونۀ کاملاً جداشدۀ #D.

تصویر 20. بسته های سیگنال های تجربی انتشار موج ثبت شده در انتهای ثابت میله با طول متغیر جداشدگی قرارگرفته در به ترتیب اول، وسط و آخر نمونه. 

تصویر 21. مقایسۀ سیگنال های تجربی ثبت شده برای میلۀ آزاد و نمونۀ کاملاً جداشده.

جدول 1. مقدار دامنۀ بازتاب ها از انتهای نمونه برای طول و موقعیت متغیر.

تصویر 22. حالت شکست لنگر بعد از فرآیند بیرون کشیدن.

3.4. نتیجه های آزمون های بیرون کشیدن

تصویر 23. منحنی های بار-جابه جایی برای لنگرهایی با جداشدگی قبلی با طول معادل با: به ترتیب 10، 20، 30 و 40 سانتی متر.

تصویر 24. ظرفیت میانگین بار لنگرها با طول جداشدگی یکسان و موقعیت های مختلف.

4.    نتیجه گیری