[发明专利]一种基于非线性振动技术的混凝土损伤程度的测定方法

说明书

本发明公开了一种基于非线性振动技术的混凝土损伤性能的测定方法，通过直接测定的方式更为直接有效地对混凝土损伤状况进行定量描述。测定装置由钢球、加速度计、海绵垫、动态应变采集装置以及计算机组成。该测定方法的主要特点是：钢球自由落体撞击混凝土试件中部从而导致混凝土试件振动；粘贴在试件中部的加速度计记录振动过程中混凝土试件加速度的变化情况；动态应变采集装置采集加速度传感器中的加速度信号；通过快速傅里叶变换计算与振幅相关的响应频率；分析不同损伤程度情况下混凝土的非线性损伤参数；最终计算得到混凝土的损伤程度状况。

技术领域

本发明涉及混凝土结构与材料领域，是基于非线性振动响应的一种新的混凝土损伤程度的研究方法。

背景技术

混凝土作为一种高实用性的建筑材料，其运用十分广泛。在实际生活中，地震、冻融循环等自然灾害以及火灾、疲劳荷载等认为因素都会使得混凝土内部的初始缺陷以及微裂纹不断扩展，进而对混凝土造成不可恢复的损伤，最终导致混凝土力学性能的大大降低。

因此，国内外许多学者提出了关于混凝土损伤程度的评测方法。根据评测目的可以将这些方法分为两大类：完全检测技术(超声波速法、超声波脉冲回波法)、表面检测技术(施密特回弹仪、温莎探针、面波频谱分析)以及固定点位检测技术 (扫描电镜、热重量分析)。但是，这些方法对试验设备要求较高，同时操作形式较为复杂。目前，有必要设计一种设备简单、操作便捷的混凝土损伤测量装置以及计算方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题是在非线性振动响应的基础上提供一种新的混凝土损伤程度的研究方法，在较为简单的试验装置和操作技术下对混凝土损伤状况进行了测定。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种基于非线性振动技术的混凝土损伤程度的简易测定方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1：测定装置由不锈钢球、加速度计、海绵垫、动态应变采集装置以及计算机组成，取不锈钢球作为动力源，采用下方镂空的海绵垫作为支承系统以及阻尼系统，将加速度计固定在混凝土试件中部，将混凝土试件安置在海绵垫上，加速度计安置于海绵垫镂空处，加速度计通过导线与动态应变采集装置相连接，动态应变采集装置与计算机相连；动力源采用直径15mm的不锈钢球、支承方式采用下方镂空的海绵垫、加速度计采用东华DH151加速度计、动态应变采集装置采用东华DH5960超动态数据采集仪、最终数据通过计算机进行处理，取不锈钢球作为动力源，可以通过改变不锈钢球下落高度使撞击力发生变化，从而使振动加速度振幅发生变化。采用下方镂空的海绵垫作为支承系统以及阻尼系统，确保加速度可以在短时间内缓慢有序减小至0。

步骤2：对同一批无损伤的混凝土试件造成不同程度的预损伤，分别进行标记；对同一批无损伤的混凝土试件进行疲劳加载，造成不同程度的预损伤，采用 AB胶将加速度计固定在混凝土试件中部，将混凝土试件安置在海绵垫上，加速度计安置于海绵垫镂空处，使得加速度计可以随着试件自由振动，加速度计通过导线与动态应变采集装置相连接，动态应变采集装置与计算机相连；

步骤3：将不锈钢球抬高至一定高度，使其自由落体撞击混凝土试件，撞击点为混凝土试件中部从而导致混凝土试件振动，粘贴在混凝土试件中部的加速度计记录振动过程中混凝土试件加速度的变化情况，动态应变采集装置采集加速度计中的加速度信号得到加速度-时间曲线，通过快速傅里叶变换(FFT)将上述曲线转换成振幅-频率曲线，计算与振幅相关的响应频率，保存至计算机中；

步骤4：改变不锈钢球的下落高度，继续撞击混凝土试件中部，并通过快速傅里叶变换将加速度-时间曲线转化为振幅-频率曲线，重复步骤3；