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低应变反射波法振源特性仿真分析

王致富  
【摘要】: 基桩低应变反射波法测试中激振力特性,如脉冲宽度、入射波幅值等,对检测结果的可靠性有重要影响,本文利用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对力脉冲宽度影响因素及其对测试效果的影响进行数值模拟。 论文首先简单的阐述了低应变反射波法的基本理论及运用ANSYS/LS-DYNA的建模过程,其次定义了钟形力脉冲宽度,并运用数值模拟得出了钢、铝、尼龙和聚乙烯塑料四种材料手锤的脉冲宽度。重点探讨了接触面积、敲击速度、锤重以及垫片厚度对脉冲宽度的影响规律,得出了以下主要结论: (1)接触面积越大,激励的力脉冲宽度越小,入射波幅值也越小; (2)敲击速度对脉冲宽度基本没有影响,但入射波幅值随敲击速度的增大按线性规律增大: (3)脉冲宽度随激振锤重量的增大按幂函数的关系增大; (4)锤头材料越厚(垫片厚度越大),力脉冲宽度越大,并且力脉冲宽度随垫片厚度的增大按线性规律增大。 最后应用不同脉冲宽度的激振锤,来验证对测试效果的影响。研究发现钢锤敲击的窄脉冲波对识别桩头附近的缺陷比较有利,而长大桩使用钢锤激振会引起波速下降、波形振荡,但是聚乙烯塑料锤敲击的宽脉冲波能克服上述问题。因此应根据桩的几何尺寸及测试目的,合理调节锤头材质、接触面积、敲击速度、锤重以及垫片厚度来激发合适脉冲宽度的入射波以满足测试的需要。在能够获得桩底反射的前提下,脉冲宽度和敲击速度尽量小。


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