基于速度修正的混凝土声发射定位研究

作     者：秦志涛 

作者单位：济南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：秦磊

授予年度：2017年

学科分类：08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：混凝土 声发射 波速修正 精确定位 

摘      要：混凝土作为土木工程领域中应用最为广泛的建筑材料,在服役阶段带裂缝工作较为普遍,但是当裂缝扩展到一定程度时,便会带来渗水、钢筋锈蚀等一系列问题,严重影响着工程结构安全性与耐久性。声发射检测手段作为一种动态无损检测技术,具有实时连续监测结构安全性和超限报警的功能,尤其是通过声发射技术可以得到的有关材料内部损伤时空分布信息。在实际工程应用中,对结构缺陷位置及其发展变化情况进行精确定位监测,从而采取相应的补救措施,是声发射检测的最终目的。混凝土作为一种多项复合材料,具有自身不可避免的缺陷,声波在混凝土这种不均质的材料中传播时会有一定程度的衰减。声波实际传播过程中是以恒定速度传播,但由于受到目前的声发射监测手段的限制,由于声发射信号的衰减导致声发射仪器测得的速度随传播距离而改变,导致声波在混凝土中并不是以恒定波速传播,波速与传播距离具有一定的函数关系。目前声发射定位监测系统均是将波速当做定值来进行声发射损伤定位,无法做到对变波速的情况进行处理,致使在混凝土等不均质材料中损伤定位结果偏差较大。研究表明:混凝土材料的水灰比、骨料粒径、养护龄期是影响声发射信号衰减的主要因素,本文制备不同类型的混凝土试块,来研究基于速度修正的混凝土声发射定位研究,主要进行以下几方面工作:(1)通过混凝土立方体抗压实验,研究骨料粒径、水灰比对混凝土抗压强度及受压下声发射特性的影响规律。(2)研究不同水灰比、骨料粒径、养护龄期对混凝土材料波速的影响规律,确定出了以距离为变量的波速变化规律,拟合波速函数对波速进行修正。(3)基于穷举法声发射3D定位原理编写声发射定位软件,并将波速函数运用到程序中,通过断铅模拟声发射源3D定位试验比较波速修正前后声发射定位精度,验证波速修正对于混凝土材料声发射精确定位具有较高的可行性和有效性。实验结果表明:基于穷举法声发射3D定位算法结合修正后波速能够对混凝土材料损伤进行精确定位监测,能够及时反映混凝土裂缝损伤情况并做出预测和评估。