發(fā)布時間：2018-06-13 11:38

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

【摘要】：針對混凝土構(gòu)件損傷檢測中聲發(fā)射的復雜性,基于彈性波理論,采用破壞分解分析法對鋼筋混凝土構(gòu)件破壞過程中的損傷機理進行實驗研究；采用“參數(shù)分析”與“波形分析”的雜交法分析構(gòu)件破壞過程中的聲發(fā)射特征,并對波形進行Hilbert-Huang變換得到聲發(fā)射信號的三維能量譜,進而提取聲發(fā)射信號中的最大瞬時幅值及其對應的特征瞬時頻率,建立了相應的檢測評估鋼筋混凝土構(gòu)件損傷的聲發(fā)射測試準則。本文的主要研究可分為以下內(nèi)容：針對混凝土構(gòu)件的常見開裂破壞過程,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接收,以揭示聲發(fā)射源的力學機理,根據(jù)超聲波的傳播特性建立了聲發(fā)射損傷檢測的傳感器設置原則。構(gòu)建一種由基本破壞到復雜破壞的研究策略,實驗研究了若干個基本破壞模式(包括素混凝土開裂破壞、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)射機理及特性。提出了兼具“參數(shù)分析”快速、實時和“波形分析”全面、準確等優(yōu)勢的雜交分析方法,實現(xiàn)對聲發(fā)射信號的量化表征。采用具有自適應特性的Hilbert-Huang變換(HHT)分析波形獲得聲發(fā)射信號的三維能量譜,確定了兩個能夠充分表征聲源強度和性質(zhì)的聲源最大瞬時幅值及其對應的特征瞬時頻率的特征參量,并據(jù)此兩特征參量建立甄別不同聲發(fā)射源(損傷)的機制。基于基本破壞形式下若干個典型損傷的聲發(fā)射特性,對鋼筋混凝土構(gòu)件的聲發(fā)射信號進行了研究,建立了其整體破壞過程與基本破壞試驗的關(guān)系,提出了鋼筋混凝土構(gòu)件聲發(fā)射損傷類型識別判據(jù)。并基于此,對純彎曲狀態(tài)下普通鋼筋混凝土梁的破壞過程進行了損傷識別,獲得了能夠直觀反映損傷狀態(tài)的整體時-頻-能量分布變化圖,實現(xiàn)了對鋼筋混凝土梁損傷狀態(tài)的定量評價。利用數(shù)字圖像相關(guān)(DIC)方法對聲發(fā)射測試結(jié)果進行了驗證。本文的工作充分說明參數(shù)-波形雜交分析法能夠有效地應用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的損傷檢測。利用HHT時頻能量譜量化分析方法可對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)進行定量損傷評價,進一步拓展到土木工程領(lǐng)域的各種損傷類型,可最終實現(xiàn)實際工程結(jié)構(gòu)的在線監(jiān)測,從而實現(xiàn)結(jié)構(gòu)破壞的早期預警、定量評估及壽命預測。
[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.
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TU375;TU317

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本文編號：2013901