本文關(guān)鍵詞：鋼筋混凝土梁損傷過程聲發(fā)射信號的分形特征試驗(yàn)研究

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【摘要】：隨著當(dāng)前工程結(jié)構(gòu)安全事故的頻發(fā),結(jié)構(gòu)的健康與安全成為目前人們首要的關(guān)注問題,而對結(jié)構(gòu)損傷破壞的有效預(yù)警和安全評估則是問題關(guān)鍵所在。近些年來隨著聲發(fā)射檢測技術(shù)在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)探傷領(lǐng)域的運(yùn)用和研究不斷地進(jìn)步與完善,它逐漸成為土木工程結(jié)構(gòu)損傷檢測的重要手段之一,但是聲發(fā)射信號與結(jié)構(gòu)損傷之間的演化關(guān)系一直是個(gè)難點(diǎn)。為了探索預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁聲發(fā)射信號與其損傷的演化關(guān)系,本文通過室內(nèi)試驗(yàn)主要研究了在分級循環(huán)加載條件預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁彎曲破壞全過程聲發(fā)射信號的分形特征,在此基礎(chǔ)上還探討了預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁聲發(fā)射過程的Kaiser點(diǎn)與相鄰點(diǎn)時(shí)域波形信號的分形規(guī)律和它們的能量在相同頻帶的分布的特征。本文基于分形理論和G-P算法建立了試驗(yàn)過程中聲發(fā)射信號特征參數(shù)的關(guān)聯(lián)維數(shù)模型,通過編制了MATLAB計(jì)算程序,計(jì)算出了各個(gè)加載階段下采集到信號特征參數(shù)的關(guān)聯(lián)維數(shù)。通過分析各個(gè)循環(huán)加載階段信號關(guān)聯(lián)維數(shù)的演化特征,以此來研究預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁各個(gè)破壞階段的損傷規(guī)律。另外還計(jì)算了Kaiser點(diǎn)與相鄰點(diǎn)時(shí)域波形信號參數(shù)的關(guān)聯(lián)維數(shù),并且還通過小波包頻帶能量法計(jì)算了Kaiser點(diǎn)與相鄰時(shí)域波形信號各個(gè)頻帶的能量百分比,探討了Kaiser點(diǎn)與相鄰點(diǎn)時(shí)域波形信號存在的分形特征和它們在各個(gè)相同頻帶上的能量分布特性。論文的主要成果如下:1.試驗(yàn)過程的各個(gè)循環(huán)加載階段的聲發(fā)射信號的特征參數(shù)序列在給定的尺度下存在明顯的分形特征;各個(gè)荷載階段下的關(guān)聯(lián)維數(shù)是基本上不相同,則表明各個(gè)加載階段過程中的聲發(fā)射信號存在著自相似性,因此可以將聲發(fā)射信號關(guān)聯(lián)作為描述預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁構(gòu)件的力學(xué)特征參數(shù)。2.當(dāng)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁承受荷載持續(xù)增大的條件下,聲發(fā)射信號的關(guān)聯(lián)維數(shù)整體上是處于一個(gè)下降的趨勢,但局部也會(huì)出現(xiàn)上下波動(dòng)的情況。關(guān)聯(lián)維數(shù)的下降說明試件梁有損傷出現(xiàn),關(guān)聯(lián)維數(shù)的波動(dòng)說明出現(xiàn)新的損傷代替舊的損傷發(fā)展,關(guān)聯(lián)維數(shù)持續(xù)下降后并呈水平穩(wěn)定的趨勢,可作為結(jié)構(gòu)臨近極限破壞的征兆。3.當(dāng)Kaiser效應(yīng)失效后,預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁的歷史應(yīng)力對關(guān)聯(lián)維數(shù)演化規(guī)律沒有影響,可以不用考慮歷史應(yīng)力的影響,利用聲發(fā)射信號特征參數(shù)的關(guān)聯(lián)維數(shù)演化結(jié)構(gòu)的損傷情況。4.通過預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁Kaiser點(diǎn)與相鄰點(diǎn)的時(shí)域波形信號的關(guān)聯(lián)維數(shù)的研究分析,發(fā)現(xiàn)Kaiser點(diǎn)時(shí)域波形信號幅值的關(guān)聯(lián)維數(shù)要顯著地小于相鄰點(diǎn)的關(guān)聯(lián)維數(shù);5.通過分析Kaiser點(diǎn)與相鄰各點(diǎn)的聲發(fā)射時(shí)域波形信號在該頻段的能量變化規(guī)律,可以得到Kaiser點(diǎn)時(shí)域波形信號的在它的優(yōu)勢能量頻帶62.5~125 kHz上的能量占它整個(gè)信號能量的百分比要大于其相鄰點(diǎn)時(shí)域波形信號的。第5、6條結(jié)論可作為Kaiser波形信號的識(shí)別的特征。本文研究成果是在較為理想的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下完成的,將這些成果運(yùn)用實(shí)際工程的檢測中,還需要大量的試驗(yàn)進(jìn)一步去論證和完善。
【關(guān)鍵詞】：鋼筋混凝土梁 聲發(fā)射 分形 關(guān)聯(lián)維數(shù)
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU375.1
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-19
• 1.1 課題研究背景、現(xiàn)狀及意義11-13
• 1.2 聲發(fā)射技術(shù)在混凝土領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容17-19
• 第二章 聲發(fā)射技術(shù)基本概述19-27
• 2.1 聲發(fā)射技術(shù)19-20
• 2.2 聲發(fā)射信號的類型以及特征參數(shù)20-22
• 2.3 聲發(fā)射信號處理方法22-27
• 2.3.1 參數(shù)分析法22-25
• 2.3.2 波形分析方法25-27
• 第三章 試驗(yàn)試件制備和設(shè)備27-35
• 3.1 引言27
• 3.2 試件制備27-29
• 3.2.1 試件設(shè)計(jì)27-28
• 3.2.2 試件制作28-29
• 3.3 試驗(yàn)設(shè)備29-31
• 3.3.1 聲發(fā)射檢測儀器29-30
• 3.3.2 靜態(tài)應(yīng)變測試系統(tǒng)30-31
• 3.3.3 試驗(yàn)加載系統(tǒng)31
• 3.4 試驗(yàn)裝置及聲發(fā)射采集系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)定31-33
• 3.4.1 試驗(yàn)裝置31-32
• 3.4.2 聲發(fā)射儀器的參數(shù)設(shè)定32-33
• 3.5 試驗(yàn)加載方式33-35
• 第四章 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁聲發(fā)射信號的分形特征研究35-53
• 4.1 引言35-36
• 4.2 分形理論36-38
• 4.2.1 分形定義36
• 4.2.2 分形維數(shù)36-38
• 4.3 聲發(fā)射信號特征參數(shù)關(guān)聯(lián)維數(shù)模型的建立38-40
• 4.3.1 關(guān)聯(lián)維數(shù)模型的建立38-39
• 4.3.2 重構(gòu)相空間維數(shù)m的確定39-40
• 4.4 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土梁損傷過程AE信號的分形特征及演化分析40-48
• 4.4.1 AE信號的分形特征40-42
• 4.4.2 AE信號關(guān)聯(lián)維數(shù)的演化分析42-48
• 4.5 歷史應(yīng)力對AE信號關(guān)聯(lián)維數(shù)演化規(guī)律的影響48-51
• 4.5.1 Kaiser點(diǎn)的初步判斷48-50
• 4.5.2 Kaiser效應(yīng)失效后歷史應(yīng)力對關(guān)聯(lián)維數(shù)演化規(guī)律的影響50-51
• 4.6 本章小結(jié)51-53
• 第五章 基于分形理論和小波包能量法對Kaiser點(diǎn)識(shí)別研究53-74
• 5.1 引言53
• 5.2 Kaiser點(diǎn)信號的確定及頻譜分析53-58
• 5.2.1 Kaiser點(diǎn)的確定53-57
• 5.2.2 Kaiser點(diǎn)信號的頻譜分析57-58
• 5.3 Kaiser點(diǎn)與相鄰點(diǎn)信號的分形特征58-65
• 5.3.1Kaiser點(diǎn)與相鄰點(diǎn)時(shí)域波形信號的提取58-61
• 5.3.2 Kaiser點(diǎn)與相鄰點(diǎn)時(shí)域波形信號的分形識(shí)別特征61-65
• 5.4 Kaiser點(diǎn)信號的小波包能量分析65-73
• 5.4.1 小波包分析—頻帶分解65-67
• 5.4.2 小波包分量重構(gòu)信號的能量計(jì)算67-68
• 5.4.3 Kaiser點(diǎn)信號及相鄰點(diǎn)波形信號的能量分布特征68-73
• 5.5 本章小結(jié)73-74
• 第六章 結(jié)論與展望74-76
• 6.1 結(jié)論74-75
• 6.2 展望75-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 致謝80-81
• 碩士期間已錄用文章81

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