受冲击作用混凝土损伤性能试验研究

为研究混凝土的冲击损伤性能,采用落锤冲击试验机,首先对混凝土棱柱体试件进行冲击试验,之后对其进行轴心受压试验,获得不同损伤程度混凝土试件的应力-应变关系曲线。通过24个混凝土试件的试验,考察了强度等级、落锤高度和落锤重量等试验参数对其损伤性能的影响,描述了超声波损伤指标与混凝土峰值应力、峰值应变和弹性模量之间的关系。结果表明:超声波检测冲击损伤具有较高的灵敏度;受冲击混凝土弹性模量、抗压强度均有所降低;受冲击混凝土试块破坏形态因损伤发生了显著的脆性破坏。     

高温后地质聚合物混凝土声谱特性的小波包分析

制备了矿渣粉煤灰基地质聚合物混凝土（SFGC）,通过抗压强度试验及超声波检测,研究了不同温度、不同冷却方式下SFGC强度及波速的变化规律,并运用小波包变换方法对所得声波测试信号进行分析.结果表明：利用小波包分析技术可以准确、清晰地反映出不同工况下SFGC声谱特征的变化规律;随着温度的升高以及试件损伤的演化发展,其强度、波速不断减小,各子频带内的功率谱及能量显著改变,频谱及能量谱中心向低频端移动;喷水冷却后SFGC的力学、声学特性较自然冷却情况变化更为明显;基于小波包变换的声谱特征参数对高温损伤的敏感性较好,可用以判别SFGC的工况类型及损伤程度.     

钢筋混凝土腐蚀损伤超声导波信号小波分析及评价

本文针对钢筋混凝土中的腐蚀损伤,应用电化学方法对钢筋混凝土小梁进行不同程度的加速腐蚀试验,并对其分别进行超声导波测试,经过首波能量分析,得出腐蚀前后信号能量变化。又分别对原始信号进行小波包分析,得到各腐蚀阶段的小波包能量谱,通过各频段信号的能量分布的变化来诊断结构的损伤程度。用小波包分析得出信号的时频曲线,以及各个损伤阶段的波形特征,损伤类别,和频率分布。     

超声波三轴压缩试验机及其应用

在单轴压缩试验机的基础上研制了一套超声波三轴压缩试验系统,实现了三轴压缩过程中超声波的全程测试。对一组混凝土试样进行了试验研究,采用小波分析对超声波数据进行处理。在频域范围内提出了三个能反映试样中损伤演化的特征量:归一化第一能量峰值、归一化第二能量峰值、第一能量峰值对应的尺度。本文为研究损伤本构关系提供了新的设备,提出的三个特征量能够反映材料内部结构的变化,特别是第三个特征量具有较强的规律性,可以作为描述材料结构变化的损伤变量。     

陶瓷纤维混凝土高温损伤的小波包能量谱分析

制备了陶瓷纤维混凝土(ceramic fiber reinforced concrete,CFRC),通过超声波检测及小波包变换,在频域内对不同温度、不同冷却方式下CFRC的声波测试信号进行了分解分析。结果表明:声波测试信号的小波包能量谱同试件内部的损伤演化具有较好的相关性,随着温度的升高以及损伤程度的增大,高频分量所占能量密度不断减小,能量谱中心逐渐向低频端移动;同自然冷却情况相比,喷水冷却对能量谱分布造成的影响更为显著;基于小波包能量谱定义的损伤特征向量对CFRC高温损伤的敏感性较好,可用以判别CFRC的工况类型及损伤程度。     

冻融循环后再生混凝土力学性能试验研究

为了研究再生混凝土冻融循环后的力学性能变化,通过改变冻融循环次数,对不同强度的再生混凝土和普通混凝土的抗冻性能进行试验研究,分析混凝土立方体抗压强度、质量、动弹性模量及超声波损失率的变化规律,并针对内蒙古地区,对不同强度的再生混凝土进行了抗冻耐久性寿命预测,同时对达到寿命服役期的最大抗压强度损失率给出了建议。研究结果表明：冻融循环50次前,再生混凝土与相同强度等级的普通混凝土的抗冻性能相差不大,冻融循环50次后,再生混凝土的抗冻性能略低于普通混凝土的,且随着冻融循环次数的增加,再生混凝土抗冻性能的劣势越来越显著;强度等级对再生混凝土试件的抗冻性能影响较大,强度等级越低,再生混凝土的冻融损伤越严重;超声波对冻融循环作用下再生混凝土的损伤较动弹性模量法更为敏感,建立的冻融损伤模型能够较好地反映再生混凝土冻融循环后的力学性能变化规律。     

基于小波分析的梁损伤识别方法初探

通过对冲击荷载作用下有损伤梁的响应进行分析 ,对某一时刻梁的变形进行连续小波变换 ,从小波变换系数的极值点判断损伤的位置 ,对跨中响应的小波包分解得到各频段能量的特征向量 ,作为判断损伤程度的依据     

不锈钢钢筋混凝土桥墩冲击损伤性能研究

采用超高落锤冲击试验系统,对3个不同配筋率的不锈钢钢钢筋混凝土桥墩模型试件,对多次水平冲击荷载作用下的损伤性能进行试验研究。结果表明:桥墩裂缝主要发生在撞击正面下部和撞击背面中部。随着冲击能量的增加,试件被撞击正面底部裂缝发展明显并形成主裂缝,同时试件背面根部混凝土部分被压碎。每次水平冲击后试件的超声波速均有不同程度的下降,随着冲击能量的提高,试件损伤因子随之增大且增大速率加快;随着配筋率的提高,试件损伤因子减小且减小速率减缓。     

基于数值模拟的顶板围岩损伤过程 动力响应信号的能量分析

 通过室内相似模型试验,模拟金属矿山巷道顶板从稳定状态到损伤发展直至顶板冒落的过程,利用封装应变传感器的光纤光栅锚杆监测振动信号,记录不同围压、不同冲击振动强度下裂隙顶板与完整顶板响应信号,利用小波变换提取信号的频带能量分布特征。根据室内试验对光纤光栅用于顶板稳定性监测的研究成果,利用径向基函数神经网络对监测时间序列进行预测,并基于频带能量的观点,利用Matlab建立不同损伤条件下的瞬态冲击信号评估系统,并对一段连续信号进行分析。损伤顶板振动响应信号的频带能量受到裂隙开展的影响,与完整顶板相比,出现明显的频带尖点,能量峰值从高频向低频移动。基于小波频带能量的围岩顶板稳定分析方法,首先,利用小波分解各频带能量分布特征,并通过分解结果中应力波的能量衰减程度可判别出岩体中是否存在裂隙;其次,利用小波分解后各频带能量比和归一化能量比来确定损伤程度和裂隙开展状态,为金属矿山巷道顶板稳定性监测提供了一种较为可靠的方法。     

基于小波包能量法的梁结构损伤识别研究

运用小波包能量法对完好的和具有损伤的简支梁进行数值模拟，施加相同的激励，测得结构的响应信号，对信号进行小波包分解，求得各个频段的能量，通过各频段能量的变化进行损伤位置的识别，指出这种方法可以对实际梁结构进行有效的损伤诊断。     

锚索预应力声测技术研究及工程应用

鉴于混凝土在低应力受载条件下声速与声幅随应力的变化不明显的特点，利用由小波处理获取的对应力敏感的加权波谱参数，作为锚索预应力测试的中间指标，通过锚索预张拉过程中混凝土锚墩所受荷载与加权波谱参数相关关系的标定曲线，由锚索预应力声波监测数据反算预应力荷载。工程应用结果表明，这种技术在当荷载变化超过50kN时，声波波谱参数变化较明显，可以反映预应力损失的变化过程，并与荷载传感器监测结果能较好地吻合。     

岩体爆破损伤声波测试信号频谱特征的小波(包)分析

 岩体爆破损伤特性除了影响声波速度外,同时造成声波能量衰减和频谱特征的变化。为弥补单纯声波速度分析的不足,更好地利用岩体声波信号携带的丰富信息,在某地下工程围岩中开展10次小药量模拟爆破岩体损伤声波测试研究。针对傅立叶分析的缺陷,运用小波(包)变换方法,对声波测试信号的频谱特征进行分解分析。研究结果表明：(1) 经小波(包)变换得到的爆破前后岩体声波频谱特征变化规律非常明显;(2) 2–4,2–5和2–6尺度下小波分量的幅值和功率谱密度远大于其他尺度下的小波分量的幅值和功率谱密度,对岩体爆破损伤的敏感性较好;(3) 岩体爆破损伤作用导致声波测试信号的能量集中区和最大能量分布百分比对应的频段(频率)向低频方向偏移。研究成果对于揭示岩体爆破损伤与声波测试信号频谱特征之间的内在联系具有一定的指导意义。     

循环冲击荷载作用下岩石损伤规律的试验研究

为研究岩石在循环冲击荷载作用下的损伤规律,设计了3组试验,考虑了围压、荷载冲量大小和冲击次数对岩石损伤程度的影响。通过对大理石试件在压力试验机上的模拟冲击加载,测试受冲击后试件轴向超声波波速,并用超声波波速变化量描述试件的损伤度,得出了大理石试件的冲击损伤度与围压大小、荷载冲量大小和冲击次数的相关性。结果表明:在围压相同的情况下,岩石的循环冲击损伤与冲击次数和荷载冲量有关;在荷载冲量相同时,岩石的循环冲击损伤与冲击次数和围压有关;围压的存在提高了岩石的冲击强度,降低了岩石的损伤演化速率;围压效应的显现与冲击荷载的等级有关。     

水泥土疲劳损伤特性的超声波速试验研究

对在单轴动荷载作用下水泥土超声波波速的变化规律进行试验研究,试验过程中发现穿透水泥土试件自由面的波速随着荷载作用次数的增加发生了明显的衰减。基于超声波速定义的水泥土损伤变量,并建立了水泥土疲劳累积损伤的演化方程。该方程表明水泥土的疲劳损伤在动荷载作用下发生了明显的3阶段变化,即波速的初始迅速衰减、稳定衰减与临近破坏的急速衰减3个阶段。最后提出在实际工程中运用超声波无损检测法是评价水泥土疲劳损伤与结构耐久性的一般方法。     

单轴加载条件下花岗岩声发射及波传播特性研究

 采用声波、声发射一体化装置,研究单轴压缩下花岗岩波速与声发射演化规律,通过宏细观方法确定各应力门槛值,研究裂纹扩展不同阶段声发射演化及波传播规律。结果表明：细观裂纹的演化与宏观变形直接对应,由于微裂纹主要沿轴向扩展,导致轴向刚度对裂纹起裂及贯通的敏感度弱于非线性增长的侧向变形,瞬时泊松比曲线斜率变化点与应力门槛值对应,声发射测试确定的起裂应力比宏观应变法偏小,但反映了微裂纹的初始萌生;采用实测波速变化分析声发射震源的时空及幅值演化分布,较好地描绘了裂纹的扩展过程,由于不同阶段声发射信号的幅值及能量存在差异,导致声发射特征参数演化规律差异较大(尤其在损伤应力之后),AE能量在破坏前呈突发性增长,可作为灾害性破坏的前兆;加载初始阶段,由于微裂隙的闭合,波速及波幅均随应力逐渐增大,但增加速率逐渐下降,侧向波速在闭合应力附近基本达到峰值,此后一定阶段基本保持不变,但其他方向波速则继续增大,随着波传播方向与径向夹角的增大,波速增加幅度及波速下降点对应的应力(损伤应力前、后)逐渐增大,峰值应力附近对应波速下降幅度减小;波速受损伤演化的影响要滞后于声发射事件。     

粉煤灰再生混凝土强度的超声检测研究

再生混凝土是环保节能的绿色建筑材料。对再生混凝土试块进行了超声波无损检测单轴轴压试验,对比了试块龄期、粉煤灰替代率以及再生粗骨料替代率等因素对超声波传播速度及抗压强度的影响。试验结果表明:粉煤灰再生混凝土的替代率应适当控制在10%左右;替代率30%的再生混凝土,其抗压强度高于替代率为50%的抗压强度。当应力水平低时,再生混凝土试块应力状态下的超声速度值与初始波速值无太大差别;随应力水平增加,波速值下滑迟缓,最小波速值与初始波速值相比下滑了4%;临近破坏应力,波速出现迅速下降。当超声波波速出现大幅度下降时,则可以断定粉煤灰再生混凝土试块结构趋于破坏,为粉煤灰再生混凝土工作应力状态检测提供依据。     

基于SHPB试验的钢纤混凝土损伤研究

通过SHPB试验得到压杆中入射波与透射波应变随时间变化的时程曲线,求得在不同应变率条件下被测混凝土材料的应力与应变的关系,然后对混凝土的损伤因子采用Weibull函数,通过拟合得到了混凝土材料在冲击载荷下损伤因子的变化,确定了影响损伤因子变化的参数.对透射波的测量采用了半导体应变计技术,测量结果表明,半导体应变计技术可以较好的用在较弱的透射波测量.     

应力损伤对混凝土抗碳化性能的影响

应用超声波波速来定义混凝土的损伤度,采用混凝土快速碳化试验方法研究了基准混凝土及损伤度为0.05,0.12,0.19,0.27的应力损伤混凝土的抗碳化性能.结果表明：应力损伤混凝土的碳化规律与基准混凝土相似,其碳化深度随时间的变化亦符合指数形式;混凝土的碳化深度随损伤度的增加而增大.为定量分析应力损伤的影响程度,定义损伤影响因子KD来描述应力损伤对混凝土抗碳化性能的影响,KD与损伤度D呈线性关系.通过对混凝土碳化耐久性的分析发现,应力损伤对混凝土碳化寿命影响较大,当损伤度D达到0.27时,其碳化寿命仅为基准混凝土的0.39.