钢纤维煤矸石混凝土受压损伤声发射特性试验研究

采用声发射技术,通过钢纤维掺量为0,0.5％,1％,1.5％的煤矸石混凝土单轴抗压试验,研究了钢纤维煤矸石混凝土受压损伤破坏与声发射特性参数之间的关系.依据声发射振铃计数,反演钢纤维煤矸石混凝土受压损伤全过程;根据钢纤维煤矸石混凝土受压释放的声发射能量定义损伤变量,建立损伤演化模型.研究表明:声发射特性参数与钢纤维煤矸石混凝土内部裂纹的形成、拓展和贯通有着密切的联系;依据钢纤维煤矸石混凝土受压声发射振铃计数,其破坏过程可近似概括为损伤累计,微裂缝发展,宏观裂缝发展3个阶段;依据声发射能量定义的损伤变量,建立的损伤演化模型,与试验数据符合较好,实现了用声发射特性参数,定量分析不同掺量钢纤维煤矸石混凝土的损伤.     

基于AE的碳纤维复合材料圆管轴向压缩性能研究

采用声发射技术对碳纤维复合材料圆管轴向压缩加载过程进行监测和记录,对压缩过程中的累积事件计数、能量、峰值频率和幅值等声发射特征参数进行了分析,结合压缩载荷曲线,研究了碳纤维复合材料圆管在轴向压缩载荷下的损伤过程和破坏模式。结果表明,声发射的典型特征参数可以与时间-载荷曲线的变化规律较好地对应,声发射信号的变化能反映不同破坏阶段的损伤形式以及不同种类试样的破坏特征,对于研究碳纤维复合材料圆管的轴向压缩性能具有参考价值。     

轴压与偏压状态下混凝土损伤全过程声发射特征参数分析

声发射技术可以评估混凝土的损伤演化过程。为合理描述混凝土的受压损伤演化过程,开展了轴压和偏压状态下混凝土损伤全过程的声发射试验,分析了轴压和偏压状态下混凝土损伤全过程声发射特征参数的演化规律,进而合理遴选了描述混凝土损伤演化过程的声发射特征参数,揭示了混凝土应力-应变曲线特征点与声发射特征参数特征点之间的对应关系。分析表明:振铃计数、持续时间、幅值、信号强度和平均频率可以较好地表征轴压与偏压状态下混凝土损伤的演化规律;混凝土试件受压破坏过程中声发射特征参数特征点与应力-应变曲线特征点之间具有高度的相关性,其中声发射特征参数特征点中的第一个分界点对应于应力-应变曲线弹性阶段的起点,第二个分界点对应于应力-应变曲线的峰值应力点,信号强度的最大突变点对应于应力-应变曲线的开裂点。     

基于声发射损伤监测技术的高温后混凝土受压本构关系研究

通过MTS电液伺服材料测试设备对高温后混凝土进行抗压试验,同时采用配套的声发射监测设备对其进行全程监测,探究了应力-应变曲线与声发射累积振铃计数率曲线的联系,研究了高温后混凝土抗压强度残余率与温度之间的关系.将声发射累积振铃计数率与高温后混凝土应变之间的关系进行拟合,从而通过声发射累积振铃计数率表征混凝土荷载作用下的损伤,根据弹性应变方法得出了常温下混凝土的本构关系.基于常温下混凝土的本构关系,并考虑到高温作用后混凝土强度衰减情况,建立并验证高温后混凝土本构关系.研究发现:随着温度的升高,高温后混凝土抗压强度逐渐减小,且PPC试件抗压强度残余率大于JZ试件抗压强度残余率,说明纤维的掺人可以有效地缓解混凝土高温损伤;所建立的本构关系得出的理论曲线与试验曲线吻合度较高,能较好地表达出高温后混凝土力学性能.     

钢纤维对钢筋混凝土梁弯曲韧性与疲劳损伤的影响

通过钢筋混凝土梁弯曲静载和等幅疲劳试验,研究了钢纤维对钢筋混凝土梁挠度、弯曲韧度、刚度以及刚度损伤累积的影响.结果表明:在弯曲静载试验中,梁的挠度随着钢纤维体积率的增加而逐渐减小,弯曲韧度逐渐增大;在疲劳试验中,各梁挠度增长和刚度损伤累积随着荷载循环次数增加均呈现三阶段变化规律,说明钢纤维掺入不会改变钢筋混凝土梁疲劳损伤发展规律,但会改变梁挠度和刚度的大小,随着纤维掺量增加,梁的挠度逐渐减小,刚度逐渐增加,抵抗变形能力增强.     

SAP内养护混凝土断裂过程声发射特性

基于三点弯曲试验，研究了高吸水性树脂(SAP)混凝土缺口梁在不同加载速率下的损伤特性。采用声发射(AE)技术监测断裂损伤过程，通过荷载-裂缝张开口位移(P-CMOD)曲线计算峰值能量和累积能量的变化，采用RA-AF关联分析法对缺口梁损伤时释放的AE信号进行了损伤模式分析。试验结果表明：随着加载速率的增加，SAP混凝土强度增加，拉伸型裂缝的比例显著降低；而随着SAP含量的提升，相同加载速率下SAP混凝土的强度降低，拉伸型裂缝的比例呈先增加后降低的趋势，适当的SAP可以增加拉伸型裂缝的比例。研究结果可为SAP混凝土在工程中的实际应用提供参考。     

干燥与饱水状态下岩石混凝土一体两介质损伤特征研究

基岩与其上的混凝土结构组成的一体两介质结构的力学性能直接影响到上部工程结构安全性与可靠性.为了探讨岩石混凝土一体两介质结构在干燥与饱水状态下的损伤力学行为,开展了干燥与饱水状态下岩石、混凝土和岩石混凝土一体两介质三种材料在单轴荷载条件下声发射试验研究.根据声发射事件数表征损伤变量与本构关系,对比分析了岩石混凝土一体两介质材料的变形、损伤破坏特征.结果表明:干燥与饱水状态下三种结构的声发射特性大体相似,可按材料变形将声发射事件分成压密阶段、弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段.在压密与弹性阶段,干燥一体两介质结构声发射特征与岩石类似,撞击数出现小幅阶跃现象,声发射能量极少甚至没有,饱水一体两介质结构撞击数很少且没有出现明显的阶跃现象,声发射能量与干燥状态下一致;在塑性与破坏阶段,干燥一体两介质结构撞击数随着应力增大而逐渐增加,声发射特征与混凝土相似,并且撞击数峰值介于构成其结构的两种材料之间.饱水一体两介质结构撞击数峰值相比应力峰值稍稍滞后一点,一体两介质结构没有出现明显的脆性而是偏延性破坏,其声发射撞击数与能量计数出现两个单峰,分别对应着两次大的破坏;三种材料的声发射撞击数峰值与能量计数峰值相比于应力峰值具有滞后现象.     

复合材料Ⅱ型分层损伤演化声发射监测

通过风电叶片复合材料Ⅱ型分层扩展力学性能实验,并借助声发射技术手段,研究复合材料[0/0]、[0/45]和[+45/-45]层间界面损伤演化特性。复合材料试件弯曲加载时,采用声发射实时监测整个分层损伤过程。结果表明,[0/0]复合材料分层试件裂纹扩展快、分层面积大、前沿平齐,不稳定扩展对应较多高幅值、长持续时间的声发射信号;受±45°方向纤维作用,[0/45]和[+45/-45]复合材料试件不稳定分层扩展前声发射撞击累积数较高,裂纹扩展相对缓慢,分层面积小,前沿不齐。复合材料分层损伤演化可分为预分层裂纹尖端区域微损伤累积和分层不稳定扩展两个基本的过程。     

干湿界面状态下混凝土–环氧胶泥复合体黏结损伤演化过程EI北大核心CSCD

为了揭示干湿界面状态下混凝土与环氧胶泥黏结损伤演化机理,采用轴拉试验研究了环氧胶泥–混凝土复合体的黏结强度,并通过声发射技术获得了复合体拉伸过程中振铃计数、b值以及声发射源空间位置,分析了复合体黏结损伤的空间演化过程。通过数字图像相关法获得了干湿界面状态下复合体断裂表面的应变和位移损伤演变特征。结果表明:干燥界面下黏结强度相比潮湿界面下高约60%。潮湿界面下混凝土–环氧胶泥的声发射源空间位置集中在界面处,并在界面处形成1条规则的应变集中带,表现出界面破坏特征;而干燥界面下混凝土内部出现大量的声发射源,断裂面存在多条不规则的应变集中带,整体表现为混凝土基体破坏模式。     

锈蚀钢筋混凝土梁地震损伤分析

对12根锈蚀钢筋混凝土梁进行了地震损伤分析,得到锈蚀梁地震损伤指数随加载循环水平的变化曲线,即D-N曲线,分析了锈蚀钢筋混凝土梁地震损伤演化规律以及钢筋锈蚀率、试件破坏形式对地震损伤指数的影响.研究结果表明:锈蚀钢筋混凝土梁地震损伤指数随循环水平的增加而增大,且地震损伤指数增长速率逐渐加大;同一循环水平下锈蚀梁地震损伤指数随锈蚀率的增加而增大,而对于锈蚀率低于5％的锈蚀混凝土梁试件,由于锈蚀改善了钢筋与混凝土间的粘结性能,其损伤指数略低于未锈蚀梁的损伤指数;纵筋与箍筋同时锈蚀的混凝土梁地震损伤演化规律与仅箍筋锈蚀的混凝土梁损伤演化类似;随着锈蚀率增大,锈蚀钢筋混凝土梁将由弯曲破坏演变为剪切破坏,与发生弯曲破坏的锈蚀梁相比,锈蚀梁发生剪切破坏时地震损伤指数较小,但绝大多数损伤指数均大于0.6;锈蚀钢筋混凝土梁地震损伤模型中试件经历的循环加载位移幅值对损伤指数起主控作用.