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基于超声波的淡水冰力学性能参数研究

235    2019-04-02

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作者:李艳1, 常晓敏1, 窦银科2, 马春燕2

作者单位:1. 太原理工大学水利科学与工程学院, 山西 太原 030024;
2. 太原理工大学电气与动力工程学院, 山西 太原 030024


关键词:超声波检测;冰力学性能参数;弹性模量;超声波速


摘要:

针对我国内陆北方水库湖泊的冬季冰对岸的侵蚀破坏现象,需对湖冰的冰力学性质进行深入研究。该研究采用非线性高能超声波测试系统对淡水冰样进行测量,分析淡水冰状态逐渐降温过程和淡水冰状态逐渐升温过程,超声横波波速,超声纵波波速,淡水冰力学性能参数在不同温度下变化规律。淡水冰样温度从0 ℃降为-30 ℃过程中,超声波横波波速,纵波波速和冰样力学性能参数,包括杨氏模量,剪切模量,体积模量,均随着温度的降低而增大。研究结果表明,淡水冰样温度从-30 ℃升为0 ℃过程的各参数变化规律,与冰样温度从0 ℃变化为-30 ℃过程一致,且同一温度下,两个过程数值接近。


Research of ice mechanical properties parameters based on ultrasonic wave
LI Yan1, CHANG Xiaomin1, DOU Yinke2, MA Chunyan2
1. School of Hydro Science & Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China;
2. School of Electrical and Power Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China
Abstract: In view of the erosion and destruction of ice to shore in northern China's lakes, the ice mechanics properties of lake ice must be further studied. In the study, a non-linear high-energy ultrasonic testing system was used to measure freshwater ice samples. The gradual cooling process of pure ice and the gradual heating of the freshwater ice were analyzed. The specific content includes the ultrasonic wave velocity, ultrasonic wave velocity, and how the freshwater ice mechanical properties changes with variations of temperature. When the freshwater ice sample temperature is reduced from 0℃ to -30℃, the ultrasonic wave velocity, longitudinal wave velocity, and mechanical properties of the ice sample, including Young's modulus, shear modulus, and bulk modulus are increased. The change of parameters of freshwater ice sample temperature from -30℃ to 0℃ is consistent with the change of the ice sample temperature from 0℃ to -30℃. For the same temperature, the two process values are close.
Keywords: ultrasonic testing;ice mechanical properties parameters;elastic modulus;velocity of ultrasonic wave
2019, 45(3):36-40  收稿日期: 2018-05-10;收到修改稿日期: 2018-06-15
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41606220)
作者简介: 李艳(1993-),女,山西运城市人,硕士研究生,专业方向为水利信息化
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