[发明专利]一种声发射测试混凝土单轴受拉应力应变关系的方法

摘要

本发明公开了一种声发射测试混凝土单轴受拉应力应变关系的方法。对混凝土梁进行三点弯断裂试验，利用声发射测试仪和应变测试仪分别监测断裂过程区在裂缝开展演化过程中的材料损伤与应变发展。根据初始缺口长度、临界断裂过程区长度、加载总时间及起裂时间，确定第一个临界断裂过程区破坏全过程所需要的时间t。根据时间t内材料损伤演化的声发射特征，拟合在时间t内材料损伤因子与断裂过程区应变发展之间的关系式，建立以应变为内变量的损伤因子表达式，进而得到混凝土单轴受拉应力应变关系模型。本发明方法对于开展混凝土本构理论及其试验研究具有重要的应用价值。

主权项

1.一种声发射测试混凝土单轴受拉应力应变关系的方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)对混凝土梁进行三点弯断裂试验，利用声发射测试仪和应变测试仪，分别监测初始缺口尖端断裂过程区的材料损伤与应变的发展；(2)根据峰值荷载Pmax对应的裂缝张口位移CMODC、试件弹性模量Ec计算初始缺口尖端临界断裂过程区的长度cf，其中cf的计算表达式为：m1(β)＝β(0.25‑0.0505β1/2+0.0033β)                   (2)m2(β)＝β1/2(1.155+0.215β1/2‑0.0278β)                 (3)m3(β)＝‑1.38+1.75β                               (4)m4(β)＝0.506‑1.057β+0.888β2                       (5)式中，l为试件跨度，b为试件厚度，h为试件高度，Ec为试件弹性模量，CMODC为峰值荷载Pmax对应的裂缝口张开位移；(3)根据初始缺口长度a0、临界断裂过程区长度cf、加载总时间T及起裂时间t0，计算第一个临界断裂过程区从开始受力到完全断裂所需要的时间t，其中t的计算表达式为：t＝t0+tc                                          (8)式中，T为加载总时间；cf为试件失稳时断裂过程区的长度，即临界断裂过程区长度；h为试件高度；a0为初始裂缝长度；tc为临界断裂过程区从起裂到完全断裂所用时间；(4)以声发射能量参数定义混凝土受拉损伤因子D，其表达式的定义为：式中，EAE为声发射累积能量；∑EAE为声发射累积总能量；(5)拟合时间t内临界断裂过程区材料损伤因子与应变发展之间的关系式，即得到以应变为内变量的材料损伤因子表达式，其数学达式为：式中，p、q、m、n为拟合系数；ε、εt,r分别为混凝土受拉应变和受拉峰值应变；(6)将内变量为应变的混凝土受拉损伤因子代入混凝土一维损伤模型，得到混凝土单轴受拉应力应变关系式，其表达式为：σ＝(1‑D)Ecε                          (12)式中，σ为混凝土受拉应力。