栓钉连接件损伤过程声发射特征研究

发布时间：2020-04-01 02:07

【摘要】：栓钉连接件是钢-混凝土组合梁桥的关键构件,主要承受结合面处剪力作用,将钢梁和混凝土桥面板联结在一起共同工作。钉连接件的抗剪承载力和抗剪刚度是评价其力学性能的重要指标,当栓钉连接件出现损伤时,其自身力学性能发生改变,进而会影响到整体结构的耐久性和使用寿命,近年来国内外学者对栓钉连接件技术状况和损伤评估已开展了广泛的研究。本文以河北省自然科学基金项目-:“基于声发射技术的组合梁栓钉连接件损伤机理研究”为依托,拟结合声发射无损检测技术,从微观损伤机理入手,探索栓钉连接件损伤过程中的声发射信号特征,揭示栓钉连接件损伤演化机理,为在役钢-混凝土组合梁桥安全评定提供理论基础。本文的主要研究工作包括以下三个方面:(1)利用声发射信号处理的关键技术进行声发射源定位处理,对声发射信号进行降噪处理,以及选取有效分析方法对声发射信号特征进行分析。研究得出当运用时差定位法中的四个传感器所构成的菱形阵列进行对声发射信号源进行平面定位,能准确计算出其声发射信号源坐标;将门槛值设置为45 dB以及利用小波降噪法能得到很好地降噪效果;利用参数分析法能对声发射信号特征进行准确的描述。(2)通过推出试验研究栓钉连接件在损伤过程中的力学性能,并结合有限元分析对推出试验进行验证分析;在进行推出试验的同时采用声发射系统采集栓钉连接件损伤过程中的声发射信号,并且对其进行分析确定有效的声发射信号特征参数。通过试验并结合有限元分析,将栓钉连接件的受剪破坏过程分为:弹性阶段、弹塑性阶段和塑性阶段。并使用幅度、能量、振铃计数、上升时间、持续时间5个声发射信号特征参数能具体描述栓钉连接件在受剪破坏过程的损伤特征。(3)对栓钉连接件在损伤破坏过程中所产生的声发射信号特征参数进行分析,通过分析特征参数研究其在破坏过程中的力学损伤性能;建立联合参数关联图获取栓钉连接件在受剪破坏过程中的声发射信号特征。研究发现声发射信号参数中的振铃计参数能够体现出栓钉连接件裂纹的发展情况;能量参数能够反映栓钉连接件的损伤程度;幅度参数能够分析栓钉连接件的变形情况。以幅度值作为横坐标,分别关联其余的四种特征参数所建立的关联图,利用栓钉连接件声发射信号关联图,在以后的研究中能够从众多声发射信号中,起到鉴别作用。
【图文】：

原理图,声发射检测,原理图

图 2-1 声发射检测原理图声发射技术是一种新型的动态的损伤检测技术，通过对声发射信号分析可确定材料内部发生的损伤和潜在的缺陷进行动态检测[34]。因此利用声发射检技术采集钢-混组合梁桥中栓钉连接件的声发射特征信号，然后分析其声发射号，可以判断栓钉连接件使用状态情况[35]。与常规的无损检测技术比较而言，声发射检测技术有以下两个显著特点：(1)声发射检测技术是一种动态的检测方法，主要针对构件缺陷处于正在发时刻或者缺陷已经发生了变化，就像裂纹正在发生或者正在扩展的过程当中。就是说，所采集到的声发射信号是由于结构本身的缺陷而发出的频率信号[36]。(2)声发射检测技术是一种被动的检测：它所探测得到的信号源是来自于被构件的本身，其他的检测方法主要是由提供的无损伤仪器测试以后得到的。声发射具有最显著的优点是可以应用在设备的加载试验，可以有效的预防于未知的不连续系统灾难、也可以限定了本工作系统所能达到的最大的工作载值。

源定位,传感器阵列,声发射信号,传感器

属于突发型信号范畴。突发型信号一般使用时差定此本文将使用时差定位法对推出试验过程中的声发位法法，，指利用经过各个声发射通道(传感器)信号的到达的间距等参数，结合测量和运算方法，进行计算声时差定位法包括一维定位(即线定位技术)，二维定位(即空间定位)。器材的选取和试件的构造，本文主要使用二维定位定位。下面具体介绍二维定位(平面定位)技术方法表传感器 1，传感器 2，传感器 3 和传感器 4。感器阵列的平面定位计算方法传感器(S1和 S2)，将其固定在同一平面上。假设所产传播速度均为常声速 V，两个传感器的定位结果如
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U441.4

【参考文献】