鋼筋混凝土梁損傷過程聲發(fā)射信號的分形特征試驗研究.pdf

1、隨著當前工程結構安全事故的頻發(fā)，結構的健康與安全成為目前人們首要的關注問題，而對結構損傷破壞的有效預警和安全評估則是問題關鍵所在。近些年來隨著聲發(fā)射檢測技術在鋼筋混凝土結構探傷領域的運用和研究不斷地進步與完善，它逐漸成為土木工程結構損傷檢測的重要手段之一，但是聲發(fā)射信號與結構損傷之間的演化關系一直是個難點。為了探索預應力鋼筋混凝土梁聲發(fā)射信號與其損傷的演化關系，本文通過室內試驗主要研究了在分級循環(huán)加載條件預應力鋼筋混凝土梁彎曲破壞全過程

2、聲發(fā)射信號的分形特征，在此基礎上還探討了預應力鋼筋混凝土梁聲發(fā)射過程的Kaiser點與相鄰點時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算法建立了試驗過程中聲發(fā)射信號特征參數(shù)的關聯(lián)維數(shù)模型，通過編制了MATLAB計算程序，計算出了各個加載階段下采集到信號特征參數(shù)的關聯(lián)維數(shù)。通過分析各個循環(huán)加載階段信號關聯(lián)維數(shù)的演化特征，以此來研究預應力鋼筋混凝土梁各個破壞階段的損傷規(guī)律。另外還計算了Ka

3、iser點與相鄰點時域波形信號參數(shù)的關聯(lián)維數(shù)，并且還通過小波包頻帶能量法計算了Kaiser點與相鄰時域波形信號各個頻帶的能量百分比，探討了Kaiser點與相鄰點時域波形信號存在的分形特征和它們在各個相同頻帶上的能量分布特性。論文的主要成果如下：
　　1.試驗過程的各個循環(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；各個荷載階段下的關聯(lián)維數(shù)是基本上不相同，則表明各個加載階段過程中的聲發(fā)射信號存在著自相似性，因

4、此可以將聲發(fā)射信號關聯(lián)作為描述預應力鋼筋混凝土梁構件的力學特征參數(shù)。
　　2.當預應力鋼筋混凝土梁承受荷載持續(xù)增大的條件下，聲發(fā)射信號的關聯(lián)維數(shù)整體上是處于一個下降的趨勢，但局部也會出現(xiàn)上下波動的情況。關聯(lián)維數(shù)的下降說明試件梁有損傷出現(xiàn)，關聯(lián)維數(shù)的波動說明出現(xiàn)新的損傷代替舊的損傷發(fā)展，關聯(lián)維數(shù)持續(xù)下降后并呈水平穩(wěn)定的趨勢，可作為結構臨近極限破壞的征兆。
　　3.當Kaiser效應失效后，預應力鋼筋混凝土梁的歷史應力對關聯(lián)維數(shù)

5、演化規(guī)律沒有影響，可以不用考慮歷史應力的影響，利用聲發(fā)射信號特征參數(shù)的關聯(lián)維數(shù)演化結構的損傷情況。
　　4.通過預應力鋼筋混凝土梁Kaiser點與相鄰點的時域波形信號的關聯(lián)維數(shù)的研究分析，發(fā)現(xiàn)Kaiser點時域波形信號幅值的關聯(lián)維數(shù)要顯著地小于相鄰點的關聯(lián)維數(shù)；
　　5.通過分析Kaiser點與相鄰各點的聲發(fā)射時域波形信號在該頻段的能量變化規(guī)律，可以得到Kaiser點時域波形信號的在它的優(yōu)勢能量頻帶62.5～125 kHz上