本文選題：鋼筋混凝止構(gòu)件 + 聲發(fā)射特性　； 參考：《江蘇大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：針對(duì)混凝土構(gòu)件損傷檢測(cè)中聲發(fā)射的復(fù)雜性,基于彈性波理論,采用破壞分解分析法對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件破壞過(guò)程中的損傷機(jī)理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究；采用“參數(shù)分析”與“波形分析”的雜交法分析構(gòu)件破壞過(guò)程中的聲發(fā)射特征,并對(duì)波形進(jìn)行Hilbert-Huang變換得到聲發(fā)射信號(hào)的三維能量譜,進(jìn)而提取聲發(fā)射信號(hào)中的最大瞬時(shí)幅值及其對(duì)應(yīng)的特征瞬時(shí)頻率,建立了相應(yīng)的檢測(cè)評(píng)估鋼筋混凝土構(gòu)件損傷的聲發(fā)射測(cè)試準(zhǔn)則。本文的主要研究可分為以下內(nèi)容：針對(duì)混凝土構(gòu)件的常見(jiàn)開(kāi)裂破壞過(guò)程,基于彈性波理論,采用矩張量模擬聲發(fā)射源,建立聲發(fā)射的有限元數(shù)值模型,研究聲源激發(fā)、超聲波傳播特征及信號(hào)接收,以揭示聲發(fā)射源的力學(xué)機(jī)理,根據(jù)超聲波的傳播特性建立了聲發(fā)射損傷檢測(cè)的傳感器設(shè)置原則。構(gòu)建一種由基本破壞到復(fù)雜破壞的研究策略,實(shí)驗(yàn)研究了若干個(gè)基本破壞模式(包括素混凝土開(kāi)裂破壞、鋼筋拉伸破壞、鋼筋與混凝土的粘結(jié)滑移破壞等)中的聲發(fā)射機(jī)理及特性。提出了兼具“參數(shù)分析”快速、實(shí)時(shí)和“波形分析”全面、準(zhǔn)確等優(yōu)勢(shì)的雜交分析方法,實(shí)現(xiàn)對(duì)聲發(fā)射信號(hào)的量化表征。采用具有自適應(yīng)特性的Hilbert-Huang變換(HHT)分析波形獲得聲發(fā)射信號(hào)的三維能量譜,確定了兩個(gè)能夠充分表征聲源強(qiáng)度和性質(zhì)的聲源最大瞬時(shí)幅值及其對(duì)應(yīng)的特征瞬時(shí)頻率的特征參量,并據(jù)此兩特征參量建立甄別不同聲發(fā)射源(損傷)的機(jī)制�；诨酒茐男问较氯舾蓚�(gè)典型損傷的聲發(fā)射特性,對(duì)鋼筋混凝土構(gòu)件的聲發(fā)射信號(hào)進(jìn)行了研究,建立了其整體破壞過(guò)程與基本破壞試驗(yàn)的關(guān)系,提出了鋼筋混凝土構(gòu)件聲發(fā)射損傷類型識(shí)別判據(jù)。并基于此,對(duì)純彎曲狀態(tài)下普通鋼筋混凝土梁的破壞過(guò)程進(jìn)行了損傷識(shí)別,獲得了能夠直觀反映損傷狀態(tài)的整體時(shí)-頻-能量分布變化圖,實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋼筋混凝土梁損傷狀態(tài)的定量評(píng)價(jià)。利用數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)方法對(duì)聲發(fā)射測(cè)試結(jié)果進(jìn)行了驗(yàn)證。本文的工作充分說(shuō)明參數(shù)-波形雜交分析法能夠有效地應(yīng)用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的損傷檢測(cè)。利用HHT時(shí)頻能量譜量化分析方法可對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量損傷評(píng)價(jià),進(jìn)一步拓展到土木工程領(lǐng)域的各種損傷類型,可最終實(shí)現(xiàn)實(shí)際工程結(jié)構(gòu)的在線監(jiān)測(cè),從而實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞的早期預(yù)警、定量評(píng)估及壽命預(yù)測(cè)。
[Abstract]:Aiming at the complexity of acoustic emission in damage detection of concrete members, based on elastic wave theory, the damage mechanism of reinforced concrete members during failure is studied experimentally by using failure decomposition analysis method. The hybrid method of "parameter analysis" and "waveform analysis" is used to analyze the acoustic emission characteristics in the process of component failure, and the three-dimensional energy spectrum of acoustic emission signal is obtained by Hilbert-Huang transform. Then the maximum instantaneous amplitude of acoustic emission signal and its corresponding characteristic instantaneous frequency are extracted and the corresponding acoustic emission test criteria are established to detect and evaluate the damage of reinforced concrete members. The main research of this paper can be divided into the following parts: in view of the common cracking and failure process of concrete members, based on elastic wave theory, the acoustic emission source is simulated by moment Zhang Liang, and the finite element numerical model of acoustic emission is established to study the acoustic source excitation. In order to reveal the mechanical mechanism of acoustic emission source, the principle of sensor setting for acoustic emission damage detection is established according to the characteristics of ultrasonic wave propagation and signal receiving. A kind of research strategy from basic failure to complex failure is constructed, and several basic failure modes (including plain concrete cracking failure, reinforcing bar tensile failure) are experimentally studied. The mechanism and characteristics of acoustic emission in the bond-slip failure of steel bar and concrete. A hybrid analysis method with the advantages of "parameter analysis", "real time" and "waveform analysis" is proposed to realize the quantitative characterization of acoustic emission signals. Using Hilbert-Huang transform (HHT) with adaptive characteristics to analyze waveforms to obtain three dimensional energy spectrum of acoustic emission signal, two characteristic parameters of maximum instantaneous amplitude and corresponding characteristic instantaneous frequency of sound source which can fully characterize the intensity and properties of sound source are determined. According to the two characteristic parameters, the mechanism of discriminating different acoustic emission sources (damage) is established. Based on the acoustic emission characteristics of several typical damage in the basic failure form, the acoustic emission signals of reinforced concrete members are studied, and the relationship between the whole failure process and the basic failure test is established. The identification criterion of acoustic emission damage type of reinforced concrete members is proposed. Based on this, damage identification of common reinforced concrete beam under pure bending state is carried out, and the time-frequency energy distribution diagram of the whole beam can reflect the damage state intuitively. The damage state of reinforced concrete beam is evaluated quantitatively. The acoustic emission (AE) test results are verified by digital image correlation (DIC) method. The work of this paper fully shows that the parametric-waveform hybrid analysis method can be effectively applied to the damage detection of reinforced concrete structures. The quantitative damage evaluation of reinforced concrete structures can be carried out by using HHT time-frequency energy spectrum quantitative analysis method, which can be further extended to various damage types in civil engineering field, and can finally realize on-line monitoring of actual engineering structures. Thus, the early warning, quantitative evaluation and life prediction of structural damage can be realized.
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TU375;TU317

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本文編號(hào)：2013901