Development of quantitative low frequency ultrasonic testing and its application to nondestructive evaluation of concrete structures

定量低频超声检测的发展及其在混凝土结构无损评价中的应用

• 批准号: 12450182
• 负责人: HIROSE Sohichi
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12450182/
• 关键词: nondestructive testing; PC grouting; interface debonding; 2.5D wave analysis; fast multipole BEM; wavelet transform; L-scan method; 低周波超音波; 非破壊評価; コンクリート材料; 擬以3次元解析; 多重極展開法; PCグラウト充填度; コンクリート-鋼界面剥離; 擬似3次元解析; 境界要素法; PCグラウト充填; ウェーブレット解析; レ

The objective of this research is the development of quantitative low frequency ultrasonic testing in the range of several 10kHz to 100kHz, in which major topics are 1. fundamental properties of low frequency ultrasonic method, 2. numerical method for low frequency ultrasonic wave method and 3. application to concrete structures.1. Fundamental properties of low frequency ultrasonic method :Our review of papers related to ultrasonic transducers showed that there are few works on transducers producing low frequency ultrasonic waves. It was also found that commercial transducers for ultrasonic nondestructive testing of concrete are not designed under the optimum condition based on the wave theory. Applicability of laser vibrometer to nondestructive testing for concrete was investigated.2. Numerical method for low frequency ultrasonic testing:A low frequency ultrasonic wave method is applied to large-scale infrastructures. In numerical simulation of the ultrasonic testing, therefore, large-scale calculation is required. To this end, we developed a 2.5-D boundary element method and a fast multipole boundary element method, both of which are effective for large-scale wave analyzes.3. Application to concrete structures :Low frequency ultrasonic testing was applied to the evaluation of debonding on material interface and the evaluation of PC grouting. In the evaluation of interface debonding, an L-scan method with use of leaky surface waves was demonstrated as a better method than a conventional C-scan method. In the PC grout evaluation, the wavelet transform was used for the wave analysis obtained by impact-echo method and comparison between theory and experiment was carried out.

本研究的目标是开发10kHz至100kHz范围内的定量低频超声检测，其主要主题是1.低频超声方法的基本性质，2.低频超声波方法的数值方法和3. .在混凝土结构中的应用.1．低频超声波方法的基本特性：我们对超声波换能器相关论文的回顾表明，关于产生低频超声波的换能器的工作很少。研究还发现，用于混凝土超声波无损检测的商用换能器并不是根据波动理论在最佳条件下设计的。研究了激光测振仪在混凝土无损检测中的适用性。 2．低频超声波检测的数值方法：低频超声波方法应用于大型基础设施。因此，在超声波探伤的数值模拟中，需要大规模的计算。为此，我们开发了2.5维边界元法和快速多极边界元法，这两种方法对于大规模波浪分析都是有效的。 3．在混凝土结构中的应用：低频超声波检测应用于材料界面脱粘的评价以及PC灌浆的评价。在界面脱粘的评估中，使用泄漏表面波的 L 扫描方法被证明是比传统 C 扫描方法更好的方法。在PC灌浆评价中，采用小波变换对冲击回波法获得的波形进行分析，并进行理论与实验的比较。

项目成果

J.Bacud, S.Hirose, K.Katsura, N.Rattanasuwanachart: "Detection of thickness, cracks, voids and tendon ducts using ultrasonic impact-echo method"Proc.of Third Regional Symposium on Infrastructure Development in Civil Engineering (RSID-3). 51-58 (2000)

J.Bacud、S.Hirose、K.Katsura、N.Rattanasuwanachart：“使用超声波冲击回波法检测厚度、裂缝、空隙和腱管”Proc.of 第三届土木工程基础设施发展区域研讨会 (RSID-3)

羽矢 洋, 稲葉智明, 葛西亮平, 廣瀬壮一, 小島 正: "コンクリートの超音波伝播特性-その1:実験概要-"土木学会第58回年次学術講演会講演概要集. (発表予定). (2003)

Hiroshi Haya、Tomoaki Inaba、Ryohei Kasai、Soichi Hirose、Tadashi Kojima：《混凝土的超声波传播特性 - 第 1 部分：实验总结 -》日本土木工程学会第 58 届年会学术会议演讲摘要集（待. 2003 年提出）。

S.Hirose, R.Tanaka, J.R.I.Manalo, J.R.Bacud: "Quantitative nondestructive evaluation of PC grouting"Safety & Reliability of Built Structures, ASEP. (2002)

S.Hirose、R.Tanaka、J.R.I.Manalo、J.R.Bacud：“PC灌浆的定量无损评估”安全性

田中亮一, 廣瀬壮一: "インパクトエコー法によるPCグラウト充填の定量的評価"第9回超音波による非破壊評価シンポジウム講演論文集. 9-10 (2002)

Ryoichi Tanaka、Soichi Hirose：“使用冲击回波法对 PC 灌浆填充进行定量评估”第九届超声波无损评估研讨会论文集（2002 年）。

田中亮一, 廣瀬壮一: "インパクトエコー法によるPCグラウトの充填の定量的評価"第9回超音波による非破壊評価シンポジウム講演論文集. 9-10 (2002)

Ryoichi Tanaka、Soichi Hirose：“使用冲击回波法对 PC 灌浆填充进行定量评估”第九届超声波无损评估研讨会论文集（2002 年）。