[发明专利]一种基于声发射速率过程理论的再生混凝土受压破坏损伤评估方法

权利要求书

1.一种基于声发射速率过程理论的再生混凝土受压破坏损伤评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，对再生混凝土构件施加轴向压荷载，同步测得其声发射信号及构件所产生的应力应变，并计算构件受荷过程中所处应力水平及弹性模量；

步骤2，对再生混凝土构件应力水平-声发射累计事件数散点图进行拟合，建立再生混凝土应力水平-声发射累计事件数的多项式数学模型；

步骤3，对多项式数学模型进行求导得到声发射累计事件数的概率密度函数，对概率密度函数进行积分得到能够表示混凝土受压破坏过程中损伤状况的再生混凝土受压破坏损伤演化模型，以确定损伤因子D与多项式参数a的相关关系；

步骤4，基于损伤力学理论，采用弹性模量表示再生混凝土受力阶段产生的损伤变化量，并建立自初始状态到极限应力状态弹性模量的变化值与多项式参数a之间的关系，通过数据拟合得到相应的拟合参数X、Y；

步骤5，基于上述结果，计算再生混凝土初始损伤量D_S，从而对其损伤程度进行评估。

2.根据权利要求1所述基于声发射速率过程理论的再生混凝土受压破坏损伤评估方法，其特征在于，所述构件受荷过程中所处应力水平通过下式计算：

式中，σ_t为t时刻的应力瞬时值，σ₀为峰值应力，β为应力水平，初始时刻的弹性模量为混凝土材料单轴受压时初始时刻的切线模量，极限应力状态下的弹性模量为其对应的割线模量，通过试验获得。

3.根据权利要求1所述基于声发射速率过程理论的再生混凝土受压破坏损伤评估方法，其特征在于，所述多项式数学模型的公式如下：

N＝a+bβ+cβ²+dβ³+eβ⁴

式中，N为应力水平为β时的声发射累计事件数，a、b、c、d、e为待定系数值，通过对应力水平-累计事件数的散点图进行拟合得到。

4.根据权利要求3所述基于声发射速率过程理论的再生混凝土受压破坏损伤评估方法，其特征在于，构件应力水平从β到β+dβ的过程中产生的声发射累计事件数的概率密度函数的公式如下：

式中，N₀为自初始应力加载至峰值应力时发生的声发射累计事件数总数。

5.根据权利要求4所述基于声发射速率过程理论的再生混凝土受压破坏损伤评估方法，其特征在于，所述再生混凝土受压破坏损伤演化模型的公式如下：

式中，

6.根据权利要求5所述基于声发射速率过程理论的再生混凝土受压破坏损伤评估方法，其特征在于，所述步骤4中，基于损伤力学理论，再生混凝土构件单轴受压时初始损伤和极限应力状态损伤与弹性模量的关系如下：

式中，D_S为再生混凝土构件单轴受压时初始损伤，E_S为对应初始状态的弹性模量；D_P为再生混凝土构件单轴受压时极限应力状态损伤；E_P为对应极限应力状态的弹性模量；E^*为再生混凝土构件没有损伤时的弹性模量。

7.根据权利要求6所述基于声发射速率过程理论的再生混凝土受压破坏损伤评估方法，其特征在于，所述再生混凝土构件自初始状态到极限应力状态的弹性模量变化值与多项式参数a为线性关系，其表达式如下：

ΔD·E^*＝E_S-E_P＝aX+Y

式中，参数X、Y通过不同样品相同部位的弹模变化值E_S-E_P与多项式参数a经过拟合得到。

8.根据权利要求6所述基于声发射速率过程理论的再生混凝土受压破坏损伤评估方法，其特征在于，对于初始加载没有损伤时的再生混凝土材料，E_S＝E^*，且声多项式参数a＝0，则E^*＝E_P+Y。

9.根据权利要求6所述基于声发射速率过程理论的再生混凝土受压破坏损伤评估方法，其特征在于，所述步骤5中，再生混凝土在初始时刻的损伤量D_S即取样部位的损伤量，通过下式计算：

所述初始损伤量D_S即实时监测结构部位的损伤情况，从而对其损伤程度进行评估。