沥青混合料开裂失效过程的声发射感知及其特征行为研究
发布时间：2021-03-24 09:52
重复的车辆荷载和温度条件的改变会导致沥青路面出现各种病害,掌握沥青混合料失效破坏过程的失效机理与力学响应规律是提升沥青路面性能设计与结构优化,进而延长道路使用寿命的关键。声发射技术作为一种动态无损检测手段,能够动态感知受力状态下材料或结构内部每一微小损伤,实现对损伤源位置的诊断与材料性能的评价。本文旨在通过探讨沥青混合料失效破坏过程中力学行为与声发射过程的关系,其中结合源定位算法、信号特征提取与降维表达、损伤理论推导与数值模拟,达成对沥青混合料声发射源的位置诊断、损伤特征分析与损伤状态评价。首先,开展了声发射信号传播特性与源定位的相关试验,分析了小波阈值降噪过程中所涉及的小波基函数甄选、分解层数确定与阈值规则选择等相关问题,对AE信号降噪效果的影响,阐明了AE源定位时延估计的小波分解-互相关方法可靠性,揭示了沥青混合料失效破坏过程中裂纹扩展趋势;其次,开展不同加载方式下沥青混合料的相关试验,探讨了不同荷载水平条件下声发射活动的规律,得到了声发射参数与疲劳损伤演化的关系,阐明了脆化点温度在评价材料状态转变的重要性;再次,应用局部切空间排列方法获取高维特征数据集的低维嵌入,实现了利用支持向...
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型声发射信号波形[14]
沥青混合料声发射信号传播特性及其源定位技术研究17图2.1AC-16级配曲线2.1.2试验方案本章内容参考标准的Nielson源测试方法[87]，开展AE信号传播特性与源定位的断铅试验。首先，通过如图2.2所示的断铅试验，从声发射基本参数、信号波形以及频谱特征角度，探讨AE信号随传播距离的变化规律，获取AE信号有效传播距离（D）；其次，针对断铅AE信号，全面考虑小波阈值降噪过程中的小波基函数、分解层数与阈值规则对信号降噪效果的影响，提出AE信号最优降噪策略；再次，采用线定位试验方案，讨论不同时延估计方法对AE源诊断精度的影响，提出一种适用于沥青混合料AE源定位技术，传感器布局方案如图2.3所示；最后，将其用于沥青混合料三点弯曲试验中，对比分析定位结果与试件实际破坏情况，具体试验方案如图2.4所示。首先，在AE信号传播特性的断铅试验中，在距试件左侧端面25mm的位置上进行断铅，同时，第一个传感器安装在距断铅点20mm处，其余传感器以20mm等间距地组成的线性阵列，用于获取同一AE源在传播过程中不同位置的信号。为使断铅信号具有一致性和可靠性，经多次断铅预试验，确定最佳断铅角度后，在同一断铅点重复了4次断铅试验。
沥青混合料声发射信号传播特性及其源定位技术研究18图2.2AE信号随距离变化传播特征布局图其次，在AE源线定位的断铅试验中，控制两个传感器间距为AE信号有效传播距离（D），断铅点发生在两个传感器阵列之间，以保证传感器所检测到的AE信号能够真实反映源信号特征。源定位分析中断铅点及传感器位置，如图2所示。根据多次试验结果得到的沥青混合料AE信号平均波速4200m/s。为保障试验结果的可靠性，在同一断铅点重复4次断铅。图2.3AE源线定位测试布局图最后，在三点弯曲试验过程中，从25℃室温环境中，取出事先制备好的4根平行试件，按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0715-2011方法，开展沥青混合料弯曲试验，并同步进行了声发射测试。其中，弯曲试验中的加载速率为2mm/min。声发射测试时先将耦合剂涂在四个AE传感器表面，再通过黑色胶带将其固定在试件表面的特定位置。将四个AE传感器，分别编号为1、2、3和4。其中，编号为S1和S3的AE传感器固定在试件的底面，其他AE传感器分别安装在前表面和后表面，试验方案如图2.4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铺面材料性能诊断与评价中的声发射技术[J]. 邱欣,徐静娴,王钰杰,程维豪,杨青,龚梦绮. 浙江师范大学学报(自然科学版). 2018(04)
[2]基于EMD的水轮机空化声发射信号阈值降噪方法[J]. 刘忠,宋嘉城,邹淑云,袁翔,周云贵,陈莹. 动力工程学报. 2018(06)
[3]基于小波包能量流和LTSA的垮落煤岩特征提取[J]. 李一鸣,符世琛,周俊莹,宗凯,李瑞,吴淼. 煤炭学报. 2018(S1)
[4]基于小波变换的混凝土压缩损伤模式识别[J]. 王宗炼,任会兰,宁建国. 兵工学报. 2017(09)
[5]三轴压缩下花岗岩声发射Kaiser点信号频段及分形特征[J]. 曾鹏,纪洪广,高宇,孙利辉,蒋华,李成江,张子健. 煤炭学报. 2016(S2)
[6]单轴压缩下土体声发射参数与力学参数关系研究[J]. 李明宝,孙振国,陈冲,郑宪,阎梦晴,于司杭. 科学技术与工程. 2016(30)
[7]单轴压缩下充填体声发射特性及损伤演化研究[J]. 谢勇,何文,朱志成,刘贤俊,刘浩,谢涛. 应用力学学报. 2015(04)
[8]单轴受压煤岩声发射特征的层理效应试验研究[J]. 张朝鹏,张茹,张泽天,高明忠,戴峰. 岩石力学与工程学报. 2015(04)
[9]岩石声发射振铃累计计数与损伤本构模型的耦合关系探究[J]. 吴贤振,刘建伟,刘祥鑫,赵奎,张艳博. 采矿与安全工程学报. 2015(01)
[10]瞬时应变型岩爆模拟试验中花岗岩主频特征演化规律分析[J]. 何满潮,赵菲,张昱,杜帅,管磊. 岩土力学. 2015(01)
博士论文
[1]声发射信号处理关键技术研究[D]. 刘国华.浙江大学 2008
硕士论文
[1]沥青混合料抗疲劳性能评价方法研究[D]. 吴碍.东南大学 2015
本文编号：3097518
【文章来源】：浙江师范大学浙江省
【文章页数】：96 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型声发射信号波形[14]
沥青混合料声发射信号传播特性及其源定位技术研究17图2.1AC-16级配曲线2.1.2试验方案本章内容参考标准的Nielson源测试方法[87]，开展AE信号传播特性与源定位的断铅试验。首先，通过如图2.2所示的断铅试验，从声发射基本参数、信号波形以及频谱特征角度，探讨AE信号随传播距离的变化规律，获取AE信号有效传播距离（D）；其次，针对断铅AE信号，全面考虑小波阈值降噪过程中的小波基函数、分解层数与阈值规则对信号降噪效果的影响，提出AE信号最优降噪策略；再次，采用线定位试验方案，讨论不同时延估计方法对AE源诊断精度的影响，提出一种适用于沥青混合料AE源定位技术，传感器布局方案如图2.3所示；最后，将其用于沥青混合料三点弯曲试验中，对比分析定位结果与试件实际破坏情况，具体试验方案如图2.4所示。首先，在AE信号传播特性的断铅试验中，在距试件左侧端面25mm的位置上进行断铅，同时，第一个传感器安装在距断铅点20mm处，其余传感器以20mm等间距地组成的线性阵列，用于获取同一AE源在传播过程中不同位置的信号。为使断铅信号具有一致性和可靠性，经多次断铅预试验，确定最佳断铅角度后，在同一断铅点重复了4次断铅试验。
沥青混合料声发射信号传播特性及其源定位技术研究18图2.2AE信号随距离变化传播特征布局图其次，在AE源线定位的断铅试验中，控制两个传感器间距为AE信号有效传播距离（D），断铅点发生在两个传感器阵列之间，以保证传感器所检测到的AE信号能够真实反映源信号特征。源定位分析中断铅点及传感器位置，如图2所示。根据多次试验结果得到的沥青混合料AE信号平均波速4200m/s。为保障试验结果的可靠性，在同一断铅点重复4次断铅。图2.3AE源线定位测试布局图最后，在三点弯曲试验过程中，从25℃室温环境中，取出事先制备好的4根平行试件，按照JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中的T0715-2011方法，开展沥青混合料弯曲试验，并同步进行了声发射测试。其中，弯曲试验中的加载速率为2mm/min。声发射测试时先将耦合剂涂在四个AE传感器表面，再通过黑色胶带将其固定在试件表面的特定位置。将四个AE传感器，分别编号为1、2、3和4。其中，编号为S1和S3的AE传感器固定在试件的底面，其他AE传感器分别安装在前表面和后表面，试验方案如图2.4所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]铺面材料性能诊断与评价中的声发射技术[J]. 邱欣,徐静娴,王钰杰,程维豪,杨青,龚梦绮. 浙江师范大学学报(自然科学版). 2018(04)
[2]基于EMD的水轮机空化声发射信号阈值降噪方法[J]. 刘忠,宋嘉城,邹淑云,袁翔,周云贵,陈莹. 动力工程学报. 2018(06)
[3]基于小波包能量流和LTSA的垮落煤岩特征提取[J]. 李一鸣,符世琛,周俊莹,宗凯,李瑞,吴淼. 煤炭学报. 2018(S1)
[4]基于小波变换的混凝土压缩损伤模式识别[J]. 王宗炼,任会兰,宁建国. 兵工学报. 2017(09)
[5]三轴压缩下花岗岩声发射Kaiser点信号频段及分形特征[J]. 曾鹏,纪洪广,高宇,孙利辉,蒋华,李成江,张子健. 煤炭学报. 2016(S2)
[6]单轴压缩下土体声发射参数与力学参数关系研究[J]. 李明宝,孙振国,陈冲,郑宪,阎梦晴,于司杭. 科学技术与工程. 2016(30)
[7]单轴压缩下充填体声发射特性及损伤演化研究[J]. 谢勇,何文,朱志成,刘贤俊,刘浩,谢涛. 应用力学学报. 2015(04)
[8]单轴受压煤岩声发射特征的层理效应试验研究[J]. 张朝鹏,张茹,张泽天,高明忠,戴峰. 岩石力学与工程学报. 2015(04)
[9]岩石声发射振铃累计计数与损伤本构模型的耦合关系探究[J]. 吴贤振,刘建伟,刘祥鑫,赵奎,张艳博. 采矿与安全工程学报. 2015(01)
[10]瞬时应变型岩爆模拟试验中花岗岩主频特征演化规律分析[J]. 何满潮,赵菲,张昱,杜帅,管磊. 岩土力学. 2015(01)
博士论文
[1]声发射信号处理关键技术研究[D]. 刘国华.浙江大学 2008
硕士论文
[1]沥青混合料抗疲劳性能评价方法研究[D]. 吴碍.东南大学 2015
本文编号：3097518
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