基于声发射技术对预应力钢筋混凝土梁损伤判定
本文关键词：基于声发射技术对预应力钢筋混凝土梁损伤判定
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【摘要】：钢筋混凝土构件的损伤演化过程是混凝土材料工程领域的研究热点,且混凝土构件损伤演化过程是其内部微破裂缝萌生、扩展和断裂的过程,伴随破坏过程混凝土构件会产生声发射现象。已有研究表明钢筋混凝土构件破坏过程中所伴生的声发射信号的特征参数变化规律与损伤演化过程有密切联系,声发射特征参数的选择则是该项研究的核心。声发射b值作为地震工程学中的特有概念,近年来已开始被视为一种特殊的声发射特征参数而广受关注。捕捉和预测钢筋混凝土梁宏观裂缝的出现是混凝土构件损伤演化过程研究的重要环节。声发射b值由于其特有的物理意义,对这一工作具有辅益,其客观反映的大幅值事件比例与构件宏观裂缝的出现有较强联系。鉴于拟合过程中声发射a值不定性给声发射b值判断带来的干扰,本文提出了采用常数a代替变化a值并对声发射b值采用单参数拟合的方法,利用本文方法所求取的各加载阶段声发射b值变化规律在开裂点更具奇异性,可根据声发射b值的极小值的出现阶段准确捕捉梁中宏观裂缝开裂阶段,提升了该类方法的识别精度,为后期电脑智能判断提供设计思路。建立声发射事件数与b值的对应关系后,则可将b值纳入到以损伤增长速度为损伤因子的损伤变量计算公式之中。这为混凝土损伤演化过程中的损伤程度判断提供了一条新的思路。拟合公式的引入减少了声发射事件数相关参数的波动性,可得到较为稳定的计算结果。同时建立声发射累积能量与应力水平之间对应关系,以声发射累积能量为损伤因子建立另一种损伤变量的计算公式。将两种方法计算所得的损伤变量与试验过程中试件损伤变化实时图进行对应分析,实现了基于声发射技术对试件损伤演化过程的量化分析。最后将两种计算方法进行对比后可发现以声发射b值为损伤因子的损伤程度判定方法与以累积能量为损伤因子的损伤程度判定方法相比具有较高的准确性。研究结论有助于进一步进行分析研究声发射信号与试件损伤过程的对应关系,为试件破坏提供预判手段,为实际工程中的损伤预警提供参考。
【关键词】：声发射检测 声发射b值 损伤增长速度 速率过程理论 损伤变量D
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TU378.2;TU317
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第一章 绪论10-19
- 1.1 本课题研究的背景与意义10
- 1.2 无损检测方法10-12
- 1.3 本课题的研究现状12-16
- 1.3.1 声发射b值研究现状13-14
- 1.3.2 损伤演化研究现状14-16
- 1.4 目前研究存在的不足16-17
- 1.5 本文的主要研究内容17
- 1.6 本章小结17-19
- 第二章 声发射检测技术基础理论研究19-27
- 2.1 声发射检测原理及特点19-21
- 2.1.1 声发射现象的产生19-20
- 2.1.2 声发射的传播20
- 2.1.3 声发射检测系统20-21
- 2.2 声发射信号参数分析方法21-24
- 2.2.1 声发射基本参数介绍21-22
- 2.2.2 声发射b值分析法22-23
- 2.2.3 基于声发射参数的损伤演化分析23-24
- 2.3 声发射波形分析法24-25
- 2.4 声发射技术的优势与局限性25-26
- 2.4.1 声发射检测技术的优势25
- 2.4.2 声发射检测技术的局限性25-26
- 2.5 本章小结26-27
- 第三章 预应力钢筋混凝土梁声发射试验研究27-34
- 3.1 概述27
- 3.2 试验材料27
- 3.3 试件制作27-28
- 3.4 试验设备28-29
- 3.5 声发射仪器减噪处理与基本参数设置29-30
- 3.5.1 声发射检测减噪29-30
- 3.5.2 声发射检测仪器基本参数设置30
- 3.6 加载方式30-32
- 3.7 试验方案及过程32-33
- 3.8 本章小结33-34
- 第四章 预应力混凝土梁的损伤定性分析（宏观裂纹捕捉）34-49
- 4.1 概述34
- 4.2 声发射b值34-41
- 4.2.1 声发射b值的物理意义34-35
- 4.2.2 声发射b值的计算公式35-36
- 4.2.3 声发射b值的计算过程36-41
- 4.4 试验数据的计算结果及分析41-47
- 4.5 与普通砼结构计算结果比较分析47-48
- 4.6 本章小结48-49
- 第五章 预应力混凝土梁的损伤定量分析（损伤变量）49-67
- 5.1 概述49
- 5.2 损伤变量的定义及选取方法49-50
- 5.3 以损伤进度理论为基础的损伤变量50-53
- 5.3.1 损伤增长速度的定义50
- 5.3.2 损伤进度计算公式推导50-51
- 5.3.3 根据损伤进度定义损伤变量D51-53
- 5.4 以声发射累积能量定义的损伤变量D53-59
- 5.4.1 声发射速率过程理论53-56
- 5.4.2 声发射累积能量定义损伤变量D56-57
- 5.4.3 损伤变量D计算公式57-59
- 5.5 两种损伤变量结果对比及验证59-66
- 5.5.1 损伤变量与试件变化状况关系59-63
- 5.5.2 计算数据量化分析63-65
- 5.5.3 两种损伤变量对比分析65-66
- 5.6 本章小结66-67
- 第六章 结论与展望67-69
- 6.1 本文工作总结67-68
- 6.2 今后工作展望68-69
- 参考文献69-75
- 致谢75-76
- 攻读学位期间公开发表论文76
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，本文编号：807272
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