超声波穿透能力强,针对混凝土缺陷的检测技术已经比较成熟。然而作为多相复合材料,混凝土的非均质性导致超声参数难以精确测定,确定超声参数与混凝土应力相关性非常困难。论文研究了超声波在混凝土中的传播规律,并采用支持向量回归方法对数值模型和试验的超声波数据进行了处理,识别了混凝土的应力状态。论文的主要研究工作有:1.研究了细观混凝土的数值模拟方法。认为混凝土材料是由骨料、砂浆和粘结界面三种材料组成。对骨料进行随机投放,骨料单元采用均质弹性材料,砂浆单元采用损伤塑性材料,界面采用内聚力单元模拟,提出结合损伤塑性模型和内聚力单元两种方法建立细观混凝土的随机骨料数值模型。对比以此建立的随机骨料模型和纯水泥砂浆模型在超声波单激励源下超声波传播规律,并模拟了超声相控阵列的两种激发模式。结果表明:结合损伤塑性模型和内聚力单元两种方法得到的数值模拟效果较好,相比纯水泥砂浆模型,随机骨料模型中骨料的存在会影响超声波在材料中的传播形态;超声相控阵列模拟中,超声相控阵能够有效增强超声信号的能量,提高对混凝土材料状态的分辨能力。2.使用傅里叶变换对数值模拟的超声参数数据进行处理,结合时域数据和频域数据,得到超声波波速、首波幅值、主频幅值、非线性系数和超声波谱面积五个超声参数,分别研究了五个超声参数与应力的相关性,根据数据回归分析原理并置拟合了十个骨料数值模型的超声参数与应力的回归方程。结果发现采用简单的并置曲线拟合效果较差,决定系数R2基本在0.9以下,特别是为了提高决定系数,采用高次多项式拟合会出现明显的过拟合现象。因此使用支持向量回归方法对十个骨料数值模型的超声参数与应力之间的相关性进行了研究,总结了选择不同归一化方式和不同核函数进行支持向量回归对预测结果的影响。针对论文的特殊问题,提出了首项归一化方式。结果表明:支持向量回归能够分析多因素问题,总结出五个超声参数与应力相关性的支持向量回归模型,结果相比并置曲线拟合效果更好,其中使用首项归一化方式和径向基核函数得到的预测结果最优。3.设计并完成了超声波识别混凝土应力状态的试验。对比试验结果与数值模拟结果,发现数值模拟方法由于未考虑混凝土内部原生微孔隙,导致数值模拟的超声参数结果没有低应力阶段的接收点能量微幅增加的趋势,在其余方面数值模拟方法整体可行。对试验数据采用简单支持向量回归、遍历算法优化支持向量回归和粒子群算法优化支持向量回归三种模型进行分析,对比三种方法的支持向量回归预测结果。结果表明:粒子群算法优化支持向量回归模型计算时间较短,准确率较好,最适合解决超声参数与应力相关性的问题。论文研究了超声波在受载混凝土材料中的传播过程,使用数值模拟和试验相互验证;使用支持向量回归分析超声参数结果,采用粒子群算法寻找到了合适的超参数,为今后研究人员使用超声波识别受载混凝土应力状态提供一定的借鉴意义。