臺灣博碩士論文加值系統

本文研究合成聚焦技術(Synthetic Aperture Focusing Technique，SAFT)以不同鋼珠敲擊下檢測含裂縫混凝土與鋼筋混凝土內含孔洞之顯像能力。本研究首先利用有限元素模式模擬含水平與傾斜裂縫之混凝土及含孔洞之鋼筋混凝土受到敲擊力作用下之應力波傳播反應，並藉著合成聚焦技術分析反應訊號並進行影像顯示，以研究此技術在掃描並顯示鋼筋混凝土內含裂縫或孔洞缺陷之可行性。本研究接著亦製作兩種實驗試體，以不同尺寸之鋼珠進行敲擊實驗與合成聚焦顯像程序，最後之實驗結果與數值模擬結果進行比較與驗證。在數值模擬與實驗驗證中顯示，不同鋼珠所導入之應力波波長會影響影像的解析度。若導入之應力波長波較短，則可將試體細部裂縫掃描顯示出來；反之若應力波波長較長，則可以減少鋼筋效應而將孔洞等缺陷掃描顯示出來。最後，本文亦探討旋轉敲擊面來檢測掃描並顯示缺陷之可行性。

In this paper the capability of the Synthetic Aperture Focusing Technique (SAFT) in detecting and imaging the cracks in plain concrete and the voids in reinforced concrete were studied. This research first utilized the Finite Element models to simulate the response of the stress wave propagation of a plain concrete with horizontal and tilted cracks and of a reinforced concrete with void subjected to impacting forces. The response signals were analyzed with SAFT and the resultant images were presented so that the feasibility of applying this technique on scanning and revealing the cracks and voids embedded in reinforced concrete can be studied. Two experimental specimens are then constructed in this research to be impacted by steel balls of different sizes and analysis was conducted with SAFT imaging procedure. Finally the results from experiments and from numerical simulation were compared for the purpose of verification. It was revealed from numerical simulation and experimental verification that the resolution of the images would be affected by the wave length of the stress waves introduced by the impacts of different steel balls. If the wave length of the introduced stress waves is short, fine cracks in the specimen can be revealed, whereas if the wave length is long, the interfering of reinforced bars can be reduced so that the defective voids can be scanned and revealed. Finally the feasibility of rotating the surfaces for impacting tests for testing and revealing defects was studied.

摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vi
圖目錄 vii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究目標 2
1.3文獻回顧 3
第二章 理論背景 4
2.1 基礎波傳理論 4
2.2 敲擊回音法 6
2.3合成聚焦法 7
2.4鋼珠大小施力之模擬 10
2.5資料曲線平滑化 12
2.6影像處理之餘弦權重 14
第三章 數值模擬分析結果 16
3.1混凝土含水平與傾斜裂縫之數值模擬結果 16
3.1.1上方敲擊含水平及斜直裂縫混凝土試體之數值模擬結果 18
3.1.2下方敲擊含水平及斜直裂縫混凝土試體之數值模擬結果 23
3.1.3側面敲擊含水平及斜直裂縫混凝土試體之數值模擬結果 29
3.1.4使用不同鋼珠敲擊水平及傾斜裂縫試體之模擬結果 32
3.2含孔洞鋼筋混凝土之數值模擬結果 38
3.2.1上方敲擊含孔洞之混凝土試體的模擬結果 39
3.2.2側面敲擊含孔洞之鋼筋混凝土試體之模擬結果 42
3.2.3使用不同鋼珠敲擊含孔洞鋼筋混凝土試體之模擬結果 45
第四章 含缺陷混凝土試體檢測實驗 51
4.1實驗試體製作 51
4.2 水平及傾斜裂縫之混凝土試體檢測結果 60
4.2.1不同鋼珠在上方敲擊含水平及斜直裂縫混凝土試體的實驗結果 60
4.2.2不同鋼珠在側面敲擊含水平及斜直裂縫混凝土試體之實驗結果 64
4.2.3不同鋼珠在下方敲擊含水平及斜直裂縫混凝土試體之實驗結果 68
4.3含孔洞鋼筋混凝土實驗試體之檢測結果 71
4.3.1上方與下方敲擊鋼筋混凝土實驗試體之結果比較 71
4.3.2左側、右側敲擊鋼筋混凝土試體之結果比較 78
4.4數值模擬與實驗結果比較 83
第五章 結論與建議 92
5.1 結論 92
5.2建議 92
參考文獻 93

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