一种基于相控阵超声技术的装配式混凝土结构检测方法

本发明属于工程建筑结构检测领域，具体涉及一种基于相控阵超声技术的装配式混凝土结构检测方法。

背景技术：

1、装配式混凝土建筑是指以工厂化生产的钢筋混凝土预制构件为主，通过现场装配的方式设计建造的混凝土结构类房屋建筑。一般分为全装配建筑和部分装配建筑两大类：全装配建筑一般为低层或抗震设防要求较低的多层建筑；部分装配建筑的主要构件一般采用预制构件，在现场通过现浇混凝土连接，形成装配整体式结构的建筑物。该建筑物的特点是，施工速度快，利于冬期施工，生产效率高，产品质量好，减少了物料损耗。

2、得利于装配式混凝土技术的发展，建筑工程施工标准得到了统一规划，通过流水线式的预制混凝土构建的灌造，极大地提高了建筑构件的成型速度，并在根本上缩短了建筑工程的施工时间。

3、然而在流水线式的预制混凝土构建的灌造生产过程当中，往往会因为各种原因导致灌造的预制混凝土构建出现各种各样的缺陷，而存在缺陷的预制混凝土构建并不能达到建筑工程的安全要求，因此需要一种能够快速且自动的装配式混凝土结构的缺陷检测方法来实现对大批量的装配式混凝土结构进行快速且全面的检测。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提出了一种基于相控阵超声技术的装配式混凝土结构检测方法，用以实现对大批量的装配式混凝土结构进行快速且全面的检测。

2、为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、本发明所提供的一种基于相控阵超声技术的装配式混凝土结构检测方法，包括：

4、步骤s1、预先构建装配式混凝土结构的有限元分析模型；

5、步骤s2、对有限元分析模型进行基于相控阵超声技术的仿真检测，得到仿真结果；

6、步骤s3、利用相控阵超声设备对装配式混凝土结构进行检测，得到检测结果；

7、步骤s4、对比仿真结果以及检测结果，判断装配式混凝土结构是否存在缺陷。

8、优选的，步骤s1包括：

9、获取装配式混凝土结构的模型设计图以及模型设计参数；

10、基于模型设计图以及模型设计参数构建装配式混凝土结构的有限元分析模型，其中，模型设计参数包括混凝土结构的尺寸设计参数、混凝土结构内各类材料的声波传递速度。

11、优选的，步骤s2包括：

12、基于有限元分析模型以及预设的相控阵超声设备检测策略，在有限元分析模型上选定检测位置；

13、根据所选定的检测位置进行相控阵超声技术的仿真检测，在仿真检测的过程当中：

14、通过所确定的检测位置以及相控阵超声设备检测策略，确定在该检测位置下相控阵超声检测设备的有效检测范围；

15、预先将有限元分析模型进行三维立体层面的区块划分，得到有限元分析模型上多个固定大小的块状区域，并按照块状区域的区域中心在三维空间坐标系上的坐标来表示该块状区域的区域位置；

16、确定相控阵超声检测设备在所确定的检测位置下有效检测范围所涵盖的所有块状区域；

17、确定相控阵超声检测设备各阵元与涵盖的任意一个块状区域的距离，并基于声波传播途径上所穿越各种材料的距离以及所穿越材料的声波传递速度，计算相控阵超声检测设备对任意涵盖的块状区域的理想检测结果；

18、利用所涵盖的所有块状区域各自对应的理想检测结果，组合得到相控阵超声检测设备在所确定的检测位置下进行检测的仿真结果。

19、优选的，基于有限元分析模型以及预设的相控阵超声设备检测策略，在有限元分析模型上选定检测位置包括：

20、预先将有限元分析模型分解为多个简单几何体；

21、针对于每一个简单几何体建立以坐标原点为球心的三维球形空间，并按照预设的划分规则为三维球形空间的表面划分区块网格；

22、确定简单几何体的几何中心并将几何中心与坐标原点进行重合，向外扩张三维球形空间的表面使简单几何体能够完全被三维球形空间所容纳；

23、使三维球形空间表面的网格线向坐标原点坍缩并使网格线上的离散点与简单几何体接触式留存，基于网格线离散点之间的相邻关系进行再次连接，得到表面附着网格线的简单几何体，并基于网格线的划分结果确定在简单几何体上所划分的多个区域，其中，每个区域具有至少一个模型平面；

24、对于每一个区域，确定该区域所对应的模型平面，按模型平面的面积大小进行排列并依次确定队列中模型平面的几何中心点作为第一位置；

25、依次对队列中的第一位置进行可行性判断，确定判断通过的第一位置作为检测位置；

26、确定有限元分析模型上的所有检测位置并进行记录。

27、优选的，依次对队列中的第一位置进行可行性判断，确定判断通过的第一位置作为检测位置包括：

28、对于队列中的第一个第一位置，确定该第一位置在有限元分析模型上的位置状况，并基于所选定的相控阵超声设备的模型在有限元分析模型上对该第一位置进行对准仿真；

29、根据对准仿真结果判断相控阵超声设备的模型与有限元分析模型是否发生模型之间的体积碰撞；

30、若发生体积碰撞，则确定该第一位置的可行性判断不通过；

31、当所选择的第一位置的可行性判断不通过时，基于队列中第一位置的排列先后关系选择下一个第一位置重复进行可行性判断，直至确定判断通过，并将对应的第一位置作为检测位置；

32、当队列中所有第一位置均未通过可行性判断时，获取人工介入的位置标注结果作为检测位置。

33、优选的，步骤s3包括：

34、对所需要检测的装配式混凝土结构的实体进行识别并提取结构特征，根据结构特征在数据库中进行匹配，确定该装配式混凝土结构的类型以及其对应存储的检测位置、检测设备以及检测规则信息；

35、基于检测位置、检测设备以及检测规则信息对装配式混凝土结构的实体进行检测得到检测结果。

36、优选的，步骤s4包括：

37、基于所得到的检测结果，确定该检测结果所对应的装配式混凝土结构在数据库中所映射的检测位置以及仿真结果信息；

38、基于检测位置分别对比同检测位置下的仿真结果以及检测结果，当检测结果与仿真结果之间的匹配度低于预设的匹配度阈值时，确定该装配式混凝土结构存在缺陷，其中，对比过程包括：

39、基于仿真结果生成第一类二维数据集，基于检测结果生成第二类二维数据集，对于第一类二维数据集中的每一个数据在第二类二维数据集中相对应位置上均存在与之相对应的数据；

40、计算第一类二维数据集至第二类二维数据集之间的矢量矩阵，基于矢量矩阵计算确定第二类二维数据集所存在的系统误差，并利用系统误差对第二类二维数据集中的数据进行修正得到第三类二维数据集；

41、计算第一类二维数据集与第三类二维数据集之间的匹配度，基于匹配度判断装配式混凝土结构中是否存在缺陷。

42、本发明至少取得了以下有益效果：

43、1. 实现对大批量的装配式混凝土结构进行快速且全面的检测。

44、2. 对有限元分析模型进行分解后在分解部件上选择出合适的检测位置，实现对复杂结构的有限元分析模型上检测位置的选择与定位工作。

45、本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上对本领域技术人员而言是显而易见的，或者本领域技术人员可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。