基于声发射多参数分析的混凝土试件损伤识别

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混凝土结构在服役状态下易出现损伤,而早期缺陷往往不易察觉,若未得到及时处理,将不可避免地影响整体工程运行的安全稳定。声发射作为一种动态、实时的无损检测技术,对结构内部裂纹萌发、扩展的信号极为敏感,在损伤评估方面发挥着重要作用。本文以混凝土材料为对象,围绕结构损伤分析、识别,进行了素混凝土梁四点弯曲连续加载声发射试验、钢筋混凝土梁四点弯曲分级加载声发射试验,研究了混凝土材料损伤演化过程中多种声发射参数的变化特征,主要成果如下:(1)为了研究试件加载过程中声发射参数的实时变化规律,提出了改进的声发射ba值算法。根据ba值与应力呈负相关性的特点,认为可将ba值作为判断连续加载条件下素混凝土梁是否发生严重损伤的参数指标。(2)为了研究试件的损伤演化过程,基于声发射速率过程理论,利用多项式函数定量表达了素混凝土梁、钢筋混凝土梁的损伤过程。根据概率密度函数的变化规律,将试件破坏过程划分为三个损伤阶段。(3)为了验证损伤阶段划分的合理性,基于遗传算法优化的BP神经网络方法,以声发射参数为对象,分别建立了素混凝土梁、钢筋混凝土梁的样本数据库,进行识别分类,结果表明各个损伤阶段的声发射参数具有一定规律特征。(4)为了研究试件加载过程中不同损伤破坏类型声发射事件的特征,基于高斯混合模型(GMM)对RA-AF散点进行聚类分析,实现了对素混凝土梁、钢筋混凝土梁损伤破坏过程中拉伸、剪切破坏事件的区分。通过二维、三维概率密度云图,可直观地反映各应力水平下两种破坏类型声发射事件的变化特征。
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