[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

说明书

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，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，对再生混凝土应力水平‑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数学模型，对模型求导得到声发射累计事件数的概率密度函数，再积分得到受压破坏损伤演化模型，建立弹性模量变化值与多项式参数之间的关系，根据再生混凝土初始损伤量，从而对其损伤程度进行评估。本发明结合数学方法和声发射理论，利用基于声发射速率的再生混凝土受压破坏损伤评估方法对其损伤程度进行评估，可较好地评价结构损伤，为钢筋混凝土结构健康监测和灾害预警提供了一种新的途径。

技术领域

本发明属于声发射监测技术领域，特别涉及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。

背景技术

混凝土作为一种性能优异的建筑材料被广泛的应用于建筑行业当中，对社会的建设发展起到了重要的作用。但是，混凝土在生产过程中需要大量的石料等原生材料，而这些原料将随着日益增多的混凝土的使用而终将枯竭。再生混凝土作为一种新兴的建筑材料，不仅解决了目前面临的资源短缺问题，同时也解决了建筑垃圾处理难的问题。但再生混凝土由于有包裹粗骨料的原生砂浆，导致其与普通混凝土的受力性能和破坏机理有所不同，因此当其在建筑工程中使用时有必要对其损伤状态进行识别。声发射作为一种高灵敏度的无损检测技术，接收到的信号来自于材料内部的真是损伤源，包含着较多的损伤信息。因此，通过对声发射参数特征进行分析，建立参数变化和材料内部损伤变化的关系就能及时对构件损伤进行评估。然而，目前针对声发射技术在再生混凝土损伤评价中应用的研究还存在不足。同时，针对再生混凝土材料的速率过程理论和损伤力学结合的损伤评估方法还有待进一步研究。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供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，通过结合数学方法和声发射理论，利用基于声发射速率的再生混凝土受压破坏损伤评估方法对其损伤程度进行评估，为钢筋混凝土结构健康监测和灾害预警提供了一种新的途径。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

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，同时计算初始状态及极限应力状态下的弹性模量，，应力水平通过式(1-1)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，可以通过试验获得。

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，可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，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。

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，基于速率过程理论，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。