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基于埋入式声发射传感器的混凝土精确定位试验研究

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基于埋入式声发射传感器的混凝土精确定位试验研究

作者：刘昱清济南大学

学位级别：硕士

随着施工技术的不断进步和新型材料的使用，巨型工程、超高层等重大工程已广泛进入人们的视线。伴随而来的安全性问题也愈发严重，如何对重大工程进行实时、在线、原位监测，及早发现安全隐患，为采取有效措施尽可能多的争取时间，已成... 详细信息

随着施工技术的不断进步和新型材料的使用，巨型工程、超高层等重大工程已广泛进入人们的视线。伴随而来的安全性问题也愈发严重，如何对重大工程进行实时、在线、原位监测，及早发现安全隐患，为采取有效措施尽可能多的争取时间，已成为当今工程界的重点及难点问题。作为土木工程中被应用最为广泛的建筑材料，混凝土在使用过程中带裂缝工作是一个普遍现象，而当裂缝扩展到一定的宽度时，便会引发渗水、钢筋锈蚀等问题，使结构的整体性和安全性遭到破坏，严重影响工程的安全。如能及时捕捉到混凝土结构中的裂缝及其发展变化情况，必可使安全监测系统的预警作用有效提高。声发射技术作为一种动态无损检测技术，可长期、连续地监视缺陷的安全性和超限报警，对于结构损伤分析研究和获取材料内部开裂信息是一种行之有效的方法，尤其是由声发射技术得到的有关材料内部损伤时空分布的源定位信息最具价值。在相关工程应用中，对结构中缺陷发生的位置及其发展变化情况进行精确定位监测并评估其危险程度，进而采取相应的补救措施，也是无损检测的主要功能与最终目的。本文针对水泥基材料试件，特别是混凝土试件进行了声发射试验研究。根据混凝土声发射试验对传感器宽频、相容性好等性能的要求，参考了一些已有的研究成果，制备了适合埋入混凝土中进行声发射监测的1-3型传感器。对实验前一些主要声发射参数的确定进行了试验研究，给出了各参数的确定方法，确定了不同距离及环境下声发射参数的设置值。针对声速对声发射定位结果的影响较大的问题，分别进行了不同距离下砂浆、混凝土和钢筋混凝土三种水泥基材料中声发射波速试验研究，确定了不同传感器条件下以距离为变量的水泥基材料声发射波速变化规律。通过将声发射传感器埋入混凝土中进行断铅模拟声发射源3D定位试验，与外置式试验结果相对比，来确定合理布置传感器后，埋入式传感器对声发射3D定位精度的提高程度。试验证明将传感器埋入混凝土中，对实现其声发射精确定位具有较高的可行性和有效性。本文实验研究结果表明，运用埋入式1-3型声发射传感器阵列，能够在线、实时、原位的对混凝土结构中裂缝发展进行精确定位监测，及时反映混凝土裂缝损伤的发展情况并做出预测和评估。

关键词： 1-3型传感器混凝土声发射精确定位波速

基于XCT技术的混凝土智能缓蚀系统性能表征

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建筑材料学报 2018年第1期21卷 33-40页

作者：刘昱清丁蔚健秦韶丰洪舒贤邢锋中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 深圳大学广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060

为优化对钢筋混凝土结构中钢筋的保护,设计了1套基于微胶囊的智能缓蚀系统(其中的微胶囊以乙基纤维素为囊壁,分别以单氟磷酸钠和亚硝酸钠为囊芯)并就其缓蚀性能进行了研究.利用XCT(X射线层析成像)技术进行钢筋锈蚀过程跟踪测试并对微胶... 详细信息

为优化对钢筋混凝土结构中钢筋的保护,设计了1套基于微胶囊的智能缓蚀系统(其中的微胶囊以乙基纤维素为囊壁,分别以单氟磷酸钠和亚硝酸钠为囊芯)并就其缓蚀性能进行了研究.利用XCT(X射线层析成像)技术进行钢筋锈蚀过程跟踪测试并对微胶囊的缓蚀效果进行了分析.结果表明:混凝土智能缓蚀系统对其中的钢筋起到了显著保护作用,缓蚀效果明显;在干湿循环试验中,相较于空白样,亚硝酸钠系统和单氟磷酸钠系统中的钢筋起锈时间分别延缓648,216h,开裂时间相应延缓432,144h;在干湿循环648h后,亚硝酸钠系统和单氟磷酸钠系统中的钢筋锈蚀率分别为1.93%,3.06%,均明显低于空白样(锈蚀率为10.46%).

关键词：微胶囊钢筋缓蚀 X射线层析成像

基于数字体图像相关法的砂浆内部微裂隙识别与量化

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工程力学 2023年

作者：毛灵涛苏方圆刘海洲刘昱清中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院佛山科学技术学院交通与土木建筑学院

结合微CT原位加载扫描，利用数字体图像相关法实现了砂浆试件内部亚体素级微裂隙的识别与量化。首先，利用微CT原位加载系统获得了单轴压缩条件下砂浆试件在不同阶段的体图像，对其破坏特征进行了分析；其次，介绍了正则化全局数字体图... 详细信息

结合微CT原位加载扫描，利用数字体图像相关法实现了砂浆试件内部亚体素级微裂隙的识别与量化。首先，利用微CT原位加载系统获得了单轴压缩条件下砂浆试件在不同阶段的体图像，对其破坏特征进行了分析；其次，介绍了正则化全局数字体图像相关法和微裂隙识别原理，分析评价了位移场测量及微裂隙识别精度；最后，基于试件的体图像，计算得到了其内部的三维位移场，由灰度残差及最大主应变识别损伤单元，设定损伤因子，对新生微裂隙演化进行了识别与量化。结果表明：引入正则化条件及损伤因子，提高了全局数字体图像相关法的测量精度，实现了亚体素级新生微裂隙的识别与量化；试件的位移场及应变场精细化显示出内部孔隙及裂隙周边变形的局部化特征；试件局部区域在弹性阶段已出现亚体素级微裂隙，在塑性阶段及破坏初期，新生的亚体素级微裂隙占比高于体素级微裂隙。本文研究为混凝土内部微裂隙的识别与量化提供了新的思路与方法。

关键词：混凝土砂浆微裂隙数字体图像相关法微CT

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弯曲荷载诱发微型梁开裂演化过程的可视分析

深圳大学学报（理工版） 2018年第5期35卷 460-466页

作者：滕晓娟刘昱清刘鹏洪舒贤董必钦邢锋深圳大学土木工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室深圳市土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060

传统的三点弯曲试验无法对试样内部裂缝进行可视量化分析.为了直观地观察三点弯曲下试样开裂演化过程,采用X射线微观层析成像(X-ray microcomputed tomography,X-ray μCT)技术对三点弯曲荷载作用下微型梁的开裂过程进行原位追踪监测,... 详细信息

传统的三点弯曲试验无法对试样内部裂缝进行可视量化分析.为了直观地观察三点弯曲下试样开裂演化过程,采用X射线微观层析成像(X-ray microcomputed tomography,X-ray μCT)技术对三点弯曲荷载作用下微型梁的开裂过程进行原位追踪监测,基于试样的二维/三维的形貌特征图对孔隙和裂缝进行可视量化分析.结果表明,X-ray μCT测试技术是一种有效的非破坏性的原位跟踪方法,可以获得试样内部孔隙与裂缝三维可视化图,获取三点弯曲试验的试样裂缝扩展全过程,并可进一步对试样的裂缝与孔隙进行定量分析,获得X-ray μCT测试裂缝长度变化曲线与裂缝体积柱状图.研究表明,裂缝长度与体积随加载呈上升趋势.

关键词：结构工程三点弯曲裂缝扩展过程裂缝长度三维可视化 X射线微观层析成像

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我国城镇居民消费支出结构与水平的因子分析

济宁学院学报 2014年第4期35卷 80-83页

作者：刘昱清山东财经大学金融学院山东济南250014

我国城镇居民的消费性支出在逐步提高的同时,不同地区之间的消费水平和消费性支出却仍然存在着很大的差异。本文利用因子分析方法 ,对2012年我国各地区城镇居民人均消费性支出的各项指标进行统计分析,并进行综合排序,最后对各地区消费... 详细信息

我国城镇居民的消费性支出在逐步提高的同时,不同地区之间的消费水平和消费性支出却仍然存在着很大的差异。本文利用因子分析方法 ,对2012年我国各地区城镇居民人均消费性支出的各项指标进行统计分析,并进行综合排序,最后对各地区消费支出水平进行聚类分析。得出结论:我国城镇居民的消费支出结构分为两大类:基本生活消费因子和衣着保健消费因子,各地区综合得分的排序与聚类所得结果相吻合,表明我国31省城镇居民的消费支出水平发展很不平衡,除了一些经济比较发达的地区外,很多地区的消费水平和消费结构都有待进一步提高。

关键词：消费支出因子分析聚类分析

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水泥基材料裂缝可视化表征与量化分析

国际地震动态 2019年第12期40卷 70-71页

作者：刘昱清中国地震局工程力学研究所

耐久性问题是混凝土的核心问题,其中混凝土结构的开裂是导致其耐久性变差的重要影响因素之一。裂缝的存在会改变有害离子(氯离子、硫酸根离子等)的侵入方式,而由开裂导致混凝土渗透作用的增大可达几个量级。相比于有害离子的输运机理,... 详细信息

耐久性问题是混凝土的核心问题,其中混凝土结构的开裂是导致其耐久性变差的重要影响因素之一。裂缝的存在会改变有害离子(氯离子、硫酸根离子等)的侵入方式,而由开裂导致混凝土渗透作用的增大可达几个量级。相比于有害离子的输运机理,裂缝的性质对离子传输起到至关重要的作用。在不同荷载工况下混凝土内部裂缝形态差异较大,有害离子在混凝土中的输运性能还受荷载类型(受拉、受压、受剪和受弯等)、加载水平和加载速度等的影响。

关键词：混凝土单元 X射线层析成像裂缝损伤发展可视化量化分析

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水泥净浆水分传输过程可视化表征与定量分析

深圳大学学报（理工版） 2018年第3期35卷 285-291页

作者：董必钦郭邦文刘昱清姚婉琼洪舒贤邢锋深圳大学土木工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060

有害离子通过水为媒介在水泥基材料内部传输,引起钢筋混凝土的劣化发展,缩短了混凝土结构的服役年限.为研究水泥基材料因水分传输引起的劣化机理,基于X射线断层扫描技术,采用碘化钠溶液作为图像增强剂,对水分在水泥净浆内部的传输过程... 详细信息

有害离子通过水为媒介在水泥基材料内部传输,引起钢筋混凝土的劣化发展,缩短了混凝土结构的服役年限.为研究水泥基材料因水分传输引起的劣化机理,基于X射线断层扫描技术,采用碘化钠溶液作为图像增强剂,对水分在水泥净浆内部的传输过程进行原位和无损可视化追踪,分析水在水泥基体的吸水渗透深度变化.研究表明,当采用质量分数为10%的碘化钠溶液时,X射线断层扫描技术可清晰表征水分在净浆中的二维和三维传输过程;通过X射线断层扫描技术测定的吸水深度与时间平方根呈线性关系,符合Locas-Washburn方程.

关键词：建筑材料水泥基材料水分传输 X射线断层扫描吸水深度 Lucas-Washburn方程

基于X-ray μCT技术的钢筋锈胀特征分析

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深圳大学学报（理工版） 2017年第6期34卷 618-624页

作者：刘昱清董鹏滕晓娟贺林龙洪舒贤董必钦邢锋中国地震局工程力学研究所地震工程与工程振动重点实验室黑龙江哈尔滨150080 深圳大学土木工程学院广东省滨海土木工程耐久性重点实验室广东深圳518060

针对传统锈胀解析模型无法实现对膨胀系数进行时变假设,利用X射线微观层析成像(X-rayμCT),对同一试块中钢筋腐蚀全过程进行追踪监测.在现有研究基础上对钢筋腐蚀全过程的腐蚀膨胀系数时变规律进行研究,实现了对腐蚀形貌的实时表征和对... 详细信息

针对传统锈胀解析模型无法实现对膨胀系数进行时变假设,利用X射线微观层析成像(X-rayμCT),对同一试块中钢筋腐蚀全过程进行追踪监测.在现有研究基础上对钢筋腐蚀全过程的腐蚀膨胀系数时变规律进行研究,实现了对腐蚀形貌的实时表征和对腐蚀产物体积、钢筋腐蚀体积的定量计算.结果表明,钢筋体积随着腐蚀过程呈下降趋势;腐蚀过程的膨胀系数逐渐增大(1.98~5.87),曲线斜率与腐蚀物的体积变化率一致.随着腐蚀的不断深入,腐蚀产物的组分也具有相应的时变性.时变腐蚀膨胀系数呈上升趋势,与腐蚀过程膨胀系数研究取值范围(2~6)吻合.

关键词：建筑材料混凝土钢筋腐蚀膨胀系数时变 X射线微观层析成像

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关于中国金融泡沫的分析

现代经济信息 2014年第17期 357-359页

作者：刘昱清法元升山东财经大学青岛市水利局

随着中国市场经济体制的建立,中国金融市场快速发展,相应资产价格要求估值确认,伴随着是金融泡沫的生成。

关键词：金融泡沫房地产建议