[发明专利]基于横波相位谱的钢构件内部轴向应力检测方法

说明书

本发明提供一种基于横波相位谱的钢构件内部轴向应力检测方法，方法包括：获取在役钢结构构件的复制钢构件，所述复制件和所述在役钢结构的材质和厚度均相同；对所述复制钢构件加载试验，获取应力‑波谱参数；采用超声波检测装置对所述在役钢构件进行超声波探测，并采用信号采集系统采集横波信号，再利用信息处理装置对采集的横波信号进行处理，得到相位谱导函数曲线；从相位谱导函数曲线捕捉相位谱第一响应频率，并依据所述应力‑波谱参数，获取在役钢结构构件的轴向应力。上述方法可以实现对在役钢结构内部轴向应力的无损检测，精度更高，操作方便。

技术领域

本发明涉及钢结构构件的应力无损检测领域，特别是一种基于横波相位谱的钢构件内部轴向应力检测方法。

背景技术

目前，钢结构由于重量轻、强度高、变形能力强等优点在工程实践中得到普及，但是由于设计阶段的局限，环境的物理效应和化学效应的影响，不可避免会在钢结构内部造成应力集中等问题，如果不能及时发现采取加固维护措施，随着时间的推移，甚至会造成结构的整体倒塌，世界各地类似的事故也层出不穷。而且如鸟巢、水立方等公共标志性建筑的大型钢结构建筑，施工投入大量人力财力，如果受力关键构件应力过大而破坏，将引起巨大的经济安全损失。因此对于钢结构建筑，及时获取钢构件中的应力数据，分析结构的安全性能，出现问题时能及时采取相应加固维护措施有重要的意义。

传统的应力检测方法包括钻孔法、环芯法、剥层应变法等，这些方法检测应力时必须破坏构件使应力释放，而且设备复杂，检测精度较差。而超声波应力检测法相比传统的应力检测方法能够检测钢构件的内部应力，精度较高，设备操作简单且便于携带。因此，超声波应力检测技术已经成为钢构件应力识别领域最常用的技术手段之一。

目前超声波应力检测技术的应用主要是建立在声弹性技术的发展上，以应力和声速或声时的关系建立声弹性方程，通过测量声速或声时来实现应力的无损检测。

基于此，业内人士提出采用临界折射纵波、表面波等检测钢构件平均绝对应力。但是基于声弹性原理的超声波应力识别方法存在一些局限性，如时域信号难以提取，需已知零应力状态，检测困难加大，人为误差较多，因此需要新的处理方法的介入。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种基于横波相位谱的钢构件内部轴向应力检测方法，该方法无需破坏在役钢结构即可实现对在役钢构件内部绝对应力的无损检测，且操作方便，检测的精度更高。

第一方面，本发明提供一种基于横波相位谱的钢构件内部轴向应力检测方法，包括：

S1、获取在役钢结构构件的复制钢构件，所述复制件和所述在役钢结构的材质和厚度均相同；

S2、对所述复制钢构件加载试验，获取应力-波谱参数；

S3、采用超声波检测装置对所述在役钢构件进行超声波探测，并采用信号采集系统采集横波信号；

S4、采用信息处理装置对采集的横波信号进行处理，并依据所述应力-波谱参数，获取在役钢结构构件的轴向应力。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S4包括：

S41、对所述横波信号进行信号处理，获取相位谱导函数曲线；

S42、捕捉相位谱导函数曲线中第一个极大值点对应的频率，将捕捉的频率作为相位谱第一响应频率；

S43、根据所述应力-波谱参数、相位谱第一响应频率，获取在役钢结构构件的轴向应力。

作为本发明的进一步改进，所述步骤S43包括：

根据公式一，获取在役钢结构构件的轴向应力σ；

公式一：