| 【中文题名】 | 机敏混凝土内热源红外检测及其机理研究 |
| 【英文题名】 | Study on Infrared Testing with Internal Heat Generation for Smart Concrete |
| 【学科专业】 | 固体力学 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2004-7-8 |
| 【中关键词】 | 红外无损检测,碳纤维混凝土,缺陷,焦耳内热源,分离变量法, |
| 【英关键词】 | Infrared NDT,carbon fiber reinforced concrete,flaw,internal Joule heat generation,Method of separation of variables, |
| 【分类导航】 | 工业技术>建筑科学>建筑材料>非金属材料>混凝土及混凝土制品> |
| 【论文摘要】 |
红外成像检测方法是无损检测中的一种新技术，具有非接触性、快速、准确、直观等独特优势，具有良好的应用发展前景。它的具体检测方法分为外置热源法和内置热源法。目前常用的检测方法存在一定的局限性。在碳纤维混凝土(C F R C)的研究中发现，对碳纤维混凝土试件进行外加电压的焦耳内热源红外检测可以改善上述存在的局限性。利用碳纤维混凝土良好的导电性，通过对碳纤维混凝土试件施加较低的电压，使其产生焦耳效应，如果试件内部存在缺陷，将在表面产生温度差，从而可以利用红外热像技术进行无损检测。
本文结合实验，针对机敏混凝土结构缺陷的焦耳内热源红外无损检测过程，进行了理论分析和计算机模拟。主要工作为：
1、将机敏混凝土合理假定为宏观各向同性材料的基础上，建立了检测过程中的热、电传导相关的控制方程；并研究了几种不同缺陷周围检测过程中的电流密度、焦耳热分布规律。
2、通过有限元方法对机敏混凝土的电热场进行了模拟分析，研究电流密度、焦耳热分布及试件表面温度分布变化规律并与实验所得试件表面温度场进行了对比分析研究。
3、研究了在焦耳内热源条件下，无缺陷结构稳态热传导问题，并获得... |
| 【论文题纲】 |
|
摘要 |
2-3 |
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ABSTRACT |
3-6 |
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第一章 绪论 |
6-13 |
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1.1 引言 |
6-7 |
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1.2 红外热成像无损检测的历史、现状与评述 |
7-9 |
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1.3 碳纤维混凝土的历史、性能及应用 |
9-10 |
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1.4 碳纤维混凝土的导电及热学性能 |
10-11 |
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1.4.1 碳纤维混凝土的导电性 |
10-11 |
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1.4.2 碳纤维混凝土的导热性 |
11 |
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1.5 本文的主要研究内容 |
11-13 |
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第二章 CFRC裂纹红外检测试验研究与计算机模拟 |
13-20 |
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2.1 原材料与试件制备 |
13-15 |
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2.1.1 原材料及其用途 |
13-14 |
|
2.1.2 主要设备及作用 |
14 |
|
2.1.3 试件制备工艺 |
14-15 |
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2.2 内热源红外检测试验研究 |
15-17 |
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2.3 计算机有限元模拟分析 |
17-19 |
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2.4 结果与讨论 |
19-20 |
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第三章 电热控制方程及裂纹端部分析基础理论 |
20-29 |
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3.1 稳恒电场理论基础 |
20-22 |
|
3.1.1 电流及电流密度 |
20-21 |
|
3.1.2 焦耳定律 |
21 |
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3.1.3 稳恒电场控制方程及边界条件 |
21-22 |
|
3.2 热传导理论基础 |
22-24 |
|
3.2.1 温度场控制方程 |
22-23 |
|
3.2.2 温度场求解的定解条件 |
23-24 |
|
3.3 检测过程满足的电、热控制方程 |
24-25 |
|
3.4 裂纹缺陷端部奇异性分析 |
25-28 |
|
3.4.1 电流密度强度因子K_e |
25-26 |
|
3.4.2 电流密度J_e积分 |
26-27 |
|
3.4.3 讨论 |
27-28 |
|
3.5 本章小节 |
28-29 |
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第四章 缺陷周边焦耳热源分布的理论分析解 |
29-39 |
|
4.1 球形缺陷焦耳热源分布 |
29-32 |
|
4.1.1 球形夹杂缺陷热源分布 |
29-32 |
|
4.1.2 球形空腔缺陷焦耳热源分布 |
32 |
|
4.2 圆形夹杂缺陷周围的热源分布 |
32-34 |
|
4.3 二维空腔缺陷周围的热源分布 |
34-38 |
|
4.3.1 圆形空腔缺陷热源分布 |
34-35 |
|
4.3.2 椭圆缺陷热源分布 |
35-37 |
|
4.3.3 裂纹缺陷热源分布 |
37 |
|
4.3.4 其他形状的空腔缺陷 |
37-38 |
|
4.4 本章小结 |
38-39 |
|
第五章 红外检测温度场求解方法研究 |
39-50 |
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5.1 焦耳内热源稳态热传导问题求解 |
39-44 |
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5.1.1 分离变量法求解 |
39-41 |
|
5.1.2 实例求解 |
41-43 |
|
5.1.3 讨论 |
43-44 |
|
5.2 内热源红外检测表面温度场近似求解 |
44-49 |
|
5.2.1 缺陷温度场简化模型 |
44-46 |
|
5.2.2 格林函数简介 |
46-47 |
|
5.2.3 使用格林函数法求解温度场 |
47-48 |
|
5.2.4 温度场求解分析 |
48-49 |
|
5.3 本章小结 |
49-50 |
|
第六章 结论与展望 |
50-52 |
|
6.1 结论 |
50-51 |
|
6.2 展望 |
51-52 |
|
参考文献 |
52-56 |
|
附录 |
56-57 |
|
致谢 |
57 |
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| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.124122 |
