FRP加固结构界面损伤的声_光纤检测数值模拟及实验.docx

复 合 材 料 学 报Ａｃｔａ ＭａｔｅｒｉａｅＣｏｍｐｏｓｉｔａｅＳｉｎｉｃａ第 ３１卷Ｖｏｌ．３１第 ６期Ｎｏ．６１２月２０１４年Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２０１４文章编号 ：１０００－３８５１（２０１４）０６－１５８８－０９ＦＲＰ 加固结构界面损伤的声 － 光纤检测数值 模拟及实验许颖＊１，刘志安２，邵长军３（１．哈尔滨工业大学深圳研究生院 城市与土木工程防灾减灾深圳市重点实验室，深圳 ５１８０５５；２．深圳市华阳国际工程设计有限公司 ，深圳 ５１８０３８；３．中国建筑东北设计研究院有限公司青岛分公司 ，青岛 ２６６０７１ ）摘 要： 为了确保纤维复合材料（ＦＲＰ）加固结构的可 靠性和安全性，界面损伤检测是加固质量检查中的一个重 要环节。基于薄板自由振动理论，提出一种声 －光 纤无损检测 （ＮＤＥ）ＦＲＰ 加固结构界面损伤的原理和方法，利 用 可变频的扬声器产生集中声束作用在 ＦＲＰ 加固构件表面形成表面局部振动场，界面损伤引起的局部异常振动区 的振动情况可以由粘贴在 ＦＲＰ 表面的光纤测得，从而确定损伤的位置和大小。 数值模拟分析和实验结果都表明 了此方法用于 ＦＲＰ 加固结构界面损伤检测的可行性。关键词： ＦＲＰ；界 面损伤；光纤干涉仪；集中声束；有限单元法中图分类号： ＴＢ３３０．１文献标志码： ＡＮｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｆｏｒａｃｏｕｓｔｉｃ－ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｂａｓｅｄｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｄａｍａｇｅｉｎＦＲＰ－ｒｅｔｒｏｆｉｔｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓＸＵ Ｙｉｎｇ＊１，ＬＩＵ Ｚｈｉａｎ２，ＳＨＡＯ Ｃｈａｎｇｊｕｎ３（１．ＳｈｅｎｚｈｅｎＫｅｙＬａｂｏｆＵｒｂａｎ ＆ ＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｉｓａｓｔｅｒＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ＆ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ＨａｒｂｉｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＳｈｅｎｚｈｅｎＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌ，Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８０５５，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｈｅｎｚｈｅｎ ＨｕａｙａｎｇＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＤｅｓｉｇｎＣｏ．，Ｌｔｄ．， Ｓｈｅｎｚｈｅｎ５１８０３８，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｈｉｎａＮｏｒｔｈｅａｓｔＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＤｅｓｉｇｎａｎｄＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ． ＱｉｎｇｄａｏＢｒａｎｃｈ，Ｑｉｎｇｄａｏ２６６０７１，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｏｅｎｓｕｒｅｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｓａｆｅｔｙｏｆｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃ（ＦＲＰ）－ｒｅｔｒｏｆｉｔｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｄｅｂｏｎｄｉｎｇｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆａｎｙｒｅｉｎｆｏｒｃｅｑｕａｌｉｔｙｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｐｒｉｎｃｉｐｌｅａｎｄｍｅｔｈｏｄｏｌ－ ｏｇｙｏｆａｎａｃｏｕｓｔｉｃ－ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｎｏｎ－ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎ （ＮＤＥ）ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｂａｓｅｄｏｎｆｒｅｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｔｈｅｏｒｙｏｆａｔｈｉｎ ｐｌａｔｅｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｆｏｒｔｈｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｄａｍａｇｅｉｎＦＲＰ－ｒｅｔｒｏｆｉｔｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ａｆｏｃｕｓｅｄｓｏｕｎｄｂｅａｍｇｅｎ－ ｅｒａｔｅｄｆｒｏｍｖａｒｉａｂｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒｓｏｕｒｃｅｃａｎｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｔｏｆｏｒｍａｌｏｃａｌｌｙｖｉｂｒａｔｉｏｎｆｉｅｌｄｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｏｆ ＦＲＰ－ｒｅｔｒｏｆｉｔｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ．Ｌｏｃａｌｖｉｂｒａｔｉｏｎａｎｏｍａｌｉｅｓｃａｕｓｅｄｂｙｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｄａｍａｇｅｉｎｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃａｎｂｅｍｅａｓｕｒｅｄ ｂｙｓｕｒｆａｃｅ－ｍｏｕｎｔｅｄｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ，ａｎｄｔｈｕｓ，ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｄａｍａｇｅｃａｎｂｅｄｅｔｅｃｔｅｄ，ｍａｐｐｅｄ，ａｎｄｑｕａｎｔｉ－ ｆｉｅｄ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｆｒｏｍｂｏｔｈｎｕｍｅｒｉｃａｌａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｉｅｓ，ｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｄａｍａｇｅｄｅｔｅｃ－ ｔｉｏｎｉｎＦＲＰ－ｒｅｔｒｏｆｉｔｔｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｗｉｔｈｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｔｅｃｈｎｉｑｕｅｉｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ： ＦＲＰ；ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌｄａｍａｇｅ；ｏｐｔｉｃａｌｆｉｂｅｒｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ；ｆｏｃｕｓｅｄｓｏｕｎｄｂｅａｍ