2025年6月5日,机电工程学院安全工程2024级博士胡庆睿以“Damage Detection and Localization in CFRP-Reinforced Steel Structures Combining Ultrasonic Guided Wave Nonlinear and Modified Probabilistic Imaging Method”为主题,在韩国·首尔(高阳特别市)举办的第三十五届国际海洋与极地工程会议(35th ISOPE)进行了学术成果汇报。

在海洋工程领域,钢结构因其卓越的高强度和耐用性,一直是海上平台、桥梁等关键基础设施的核心材料。然而,海洋环境的复杂性对钢结构的耐久性提出了严峻挑战。除了腐蚀问题外,结构在运行过程中还可能遭受各种冲击载荷,导致冲击缺陷的产生。这些冲击缺陷往往隐藏在结构内部,难以通过常规手段检测,而一旦发展到一定程度,可能会引发结构的突然失效,造成严重的安全事故。
近年来,为了提高钢结构的抗冲击性能和耐久性,CFRP加固技术得到了广泛应用。CFRP具有高强度、低密度、耐腐蚀等优点,能够有效增强钢结构的承载能力和抗疲劳性能。然而,CFRP加固后的钢结构在遭受冲击后,其内部缺陷的检测变得更加复杂。传统的无损检测技术在检测CFRP加固钢结构冲击缺陷时存在诸多局限性。因此,如何高效、准确地检测CFRP加固钢结构中的冲击缺陷,已成为海洋工程领域亟待解决的关键问题。
为解决以上问题,胡庆睿聚焦于非线性超声导波检测技术。非线性超声导波是一种新型的无损检测技术,它结合了超声导波的长距离传播能力和非线性超声对微小缺陷敏感的特点。超声导波能够在结构内部沿一定方向传播,能够覆盖大面积区域,检测效率高。而非线性超声则利用材料在应力作用下的非线性弹性效应,对微小缺陷和早期损伤具有更高的敏感度。这种技术的优势在于能够在不接触结构表面的情况下,快速检测出结构内部的冲击缺陷,并且能够提供定量的缺陷评估信息,为结构的健康监测和维护提供有力支持。

胡庆睿针对CFRP加固钢结构的特点,基于非线性超声导波检测技术实现了CFRP加固钢结构的冲击缺陷识别,并提出了一种改进的缺陷概率定位成像算法。利用小波变换和希尔伯特变换等方法对特征信号进行进一步处理,提取出与缺陷相关的非线性特征参数。这些参数包括信号的幅度、相位、频率分布等,能够反映缺陷的大小、形状和位置信息。并结合改进的概率成像算法成功实现了冲击缺陷的高精度定位成像。该研究为CFRP加固钢结构冲击缺陷的检测提供了一种高效、准确的新方法。基于非线性超声导波检测技术的改进缺陷概率定位成像算法,克服了传统检测技术的局限性,能够在复杂结构中快速、准确地检测出冲击缺陷,并提供定量的评估信息。这一成果不仅对海洋工程结构的健康监测具有重要意义,也为其他领域中类似复杂结构的无损检测提供了新的思路和方法。

胡庆睿,安全科学与工程2024级博士研究生,主要研究方向为超声导波无损检测技术,导师为徐长航教授。