对弹性波层析成像理论和算法进行系统研究。射线追踪是建立在几何光学近似的基础上，合理选择弹性波源使之在介质中有较大的波速梯度，则在上木工程中应用弹性波层析成像能够满足其理论前提;提出二阶段射线追踪的快速力法，第阶段采用改进的扫描法初选射线路径，第二阶段对初选射线路径进行扰动分析确定最终射线路径寸论离散反演问题解的性质，特别是对于混定问题采用奇异值分解理论可获得满意的解估计，在减小解方差的l司时也降低解的分辨率;研制弹性波层析成像系统，数值仿真表明软件正确可靠，上程实例表明该技术在上木工程中有显著的推广应用价值。
　　层析成像理论始于1917年奥地利数学家J，Radon发表的著名论文《关于由函数沿某些流形的积分确定该函数》，该图像重建方程(或称为Randon变换)对CT(eomputer几mograPhy)技术的形成和发展起到了指导性的作用。随后，A.M.eormack、Langan、B，shop、ehiuI、Farra和Madarl等人的研究进一步发展了旅行时层析成像技术。
　　近年来，DeboraCores把射线追踪转换为一系列基于费马原理(Fermat，spnnciPle)的走时方程优化问题，但尚欠缺收敛于全局最小的有力证据;针对反问题解非唯一的难点，Rc.Flint对比分析了综合物探的层析成像及应用效果;zoltanweberls切提出采用优化模型参数的方法遏制距离矩阵的病态性。在应用方自，国内外学者对该学科交叉领域也作了一些有益的探索阵。
　　层析成像技术在土木工程中的应用可能包括:混凝土构件(如梁、板、柱、桩、墩台等)质量鉴定;受灾(大火、碰撞)或老化混凝土构件内部损伤评定;地基处理或加固效果评价;不利工程地质条件〔断层、破碎带、溶洞、土的地震液化势)探查;堤坝隐患探测及加固效果评价;铁路及高速公路路基病害探测。
　　与比较成熟的医学CT相比，上木工程领域的层析成像条件更复杂，投影数据大多不完个，探测目标与物理量异常之间的相关性理解还不够明确，因此，巫待开展层析成像在土木工程中应用的基础理论研究。
　　本文在研究层析成像若千关键问题的基础，研制了弹性波走时层析成像系统，数值模拟验证了该软件算法的可靠性，并以某工程钢筋混凝土村一强度缺陷评价为弹性波层析成像及其在土木工程中的应用例说明该技术的良好应用前景。
　　射线追踪理论与方法射线追踪的理论前提用射线法求解复杂介质中的波场，其实质是一种近似高频渐近的方法，它借鉴了凡何光学近似-光的直线传播、独立传播、反射和折射理论。对弹性波方程(l)可得(2)所示的近似解。
　　则从p点经由介质反射、折射到达Q点的射线，该射线旅行时公由特性函数确定。
　　在土木工程层析成像实际应用中，针对探测目标及其背景介质情况，选择合适探测源大多可满足几何光学近似的理论前提。例如在对混凝土构件损伤识别中，采用IMHz的超声波为探测源，其在混凝土中的平均波速在3500m/s左右，波长大约为3.smm，考虑一个波长内波速允许相对变化不大于5%，则可知在介质波速梯度小于50km/s/m时，几何光学近似是允许的。
　　二阶段射线追踪方法在几何光学近似的条件下，费马原理(Fermat'sPrinciple)指出，光沿着一条路径在两个己知点之间传播的能量对于相邻路径的一阶偏差为零，即光沿所需时间最短的路径传播。设射线按路径L传播的走时为T，则L是下面变分极小问题的解:
　　刀其中c为介质中的波速，r为震源至波面的法线距离，A为振幅，厉(二一t)为波在空间中传播的相C位。由于波前面上每一点在同一时刻处于相同的相位，故通过讨论波前的形状及运动情况就可描述波在介质中的传播过程，就得到一个具有纯粹几何特征的波面方程:
　　在弹性波层析成像中常先把待测区域介质用N个网格离散化，这时射线追踪问题转化为求射线通过的网格单元、坐标、射线长度及走时。对第1个射线的旅(3)行时表示为:不=艺气X，a。是第，个射线穿过的其中:二二为特性函数。当己知介质参数c及定C解条件的情况下，不需求解波动方程(1)，只通过式(3)即可求得时间场和波前位置。因此，射线即为该处与等相位面垂直的线。
　　为了检验层析成像算法的有效性，设定若干个具有己知波速场的数值仿真模型，以数值解所获得的走数值模拟结果表明程序中所采用的算法是可行的，可满足土木工程中应用的要求。从波速识别的整体相对误差曲线图可得，经5次迭代后总体误差均比较小。第二种观测系统比第一种的成像效果有明显提高，这是由于在模型四周均匀布置激发点和接收点，形成全方位投影，故提高了成像精度。
　　笔者认为在布置观测系统时，一是要考虑射线方向与异常体的几何形态关系，使射线多方位穿过正常区和异常区，二是要使射线在成像区域内分布比较均匀。对层状介质来说，沿模型纵向布置激发点和接收点就可以很好地反演出纵向速度分布，而对核心异常介质，若仅在纵向布置激发点和接收点，则横向波速异常的识别能力就土木工程学报2()03年会受到一定的影响。
　　数值计算表明某单元照明度大(通过射线多)，则此单元反演效果较好，反之则反演效果差一些。另外，在进行层析成像时，应注意分辨率(即网格剖分密度)与测点布置(投影数据量)相匹配。本文文章来源于标准论文网http://www.bzlunwen.com"。

本站的论文范文数量很多，可参考使用，所以希望大家多做研究了解，以便在职称的道路快速前行！