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火狐全站app:利用激光诱导等离子体冲击波无损检测混凝土缺陷

{发布时间:2022-07-01 06:51:29来源:火狐体育最新官网登录入口 作者:火狐体育下载链接

  混凝土材料中的缺陷检测,对于土木工程和结构应用至关重要。据麦姆斯咨询报道,日本芝浦工业大学(Shibaura Institute of Technology)开发了一种新的激光检测方法,通过在混凝土中产生可控振动或压力波并监测它们在结构中的传播,从而检测混凝土材料中的缺陷,帮助保护关键基础设施。

  该研究成果已发表于 Mechanical Sciences 期刊,据介绍,这种新方法使用激光诱导等离子体(LIP)产生冲击波,而LIP本身通过Nd:YAG脉冲激光器的作用产生。

  “我们使用LIP冲击波作为非接触、非破坏性的脉冲激励。”芝浦工业大学的Naoki Hosoya评论道,“这使我们可以对混凝土结构中的缺陷进行远距离、完全无损的检测。”

  此前也有利用激光进行过类似的研究,例如使用激光烧蚀固体表面作为施加必要激发的手段,但是表面烧蚀使检测具有破坏性。利用LIP,通过在材料表面附近产生高温等离子体,既无破坏性,也实现了非接触检测。

  然后,通过激光多普勒测振仪(LDV)检测材料的响应,这是一种测量从振动表面反射激光多普勒频移的技术,可以揭示振动的振幅和频率。

  在试验中,研究人员利用1064 nm Nd:YAG激光器将5 ns的脉冲指向混凝土测试块,混凝土块中留有故意制作的缺陷。

  聚焦脉冲迫使激光能量密度超过临界值,从而产生高温高密度等离子体。在实验中,该等离子体形成于距测试样品表面5.5 mm处,产生的冲击波压力相当于472 kPa。然后对缺陷区域混凝土表面上的多个点进行振动分析。

  除了在混凝土结构内引发固有频率响应外,LIP冲击波还在缺陷处诱发瑞利波(Rayleigh waves)。瑞利波是一种特殊形式的表面波,具有相对较快的速度,研究人员能够通过检测这些瑞利波的反射点成功地确定缺陷区域。

  “使用瑞利波检测缺陷的优点在于,所需要的测量点更少。”Naoki Hosoya指出,“此外,可以缩短缺陷检测所需要的时间。瑞利波传播的可视化,有潜力应用于检测混凝土中的结构和缺陷。”

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