FRP-钢管约束混凝土损伤声发射监测及健康诊断

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组合结构是土木工程中一种重要的结构形式。目前组合结构结构形式越来越广泛,并且应用组合结构的建筑结构一般较为重要,一旦发生破坏,造成的社会经济损失将会非常严重,目前对其的研究主要集中在力学性能方面,对该结构损伤机理的认识还缺少充分的研究成果。本文主要利用声发射监测技术对CFRP-钢管约束混凝土这一类型的组合结构的损伤发展和损伤模式识别进行了研究,主要内容如下:首先,对构件层次进行了CFRP-钢管约束混凝土损伤发展的研究,用声发射技术对CFRP/钢板复合材料的拉伸破坏过程进行了监测,分别进行了单轴拉伸和循环拉伸试验。用哨兵函数(Sentry Function)对CFRP-钢板复合材料的单轴拉伸进行了损伤发展评估,用损伤指数ID和改进损伤指数MID对CFRP-钢板复合材料的循环拉伸进行了损伤发展评估,两种方法都能对CFRP-钢板复合材料的损伤发展进行评估和预测。其次,进行了CFRP-钢管复合约束混凝土柱轴压作用下的声发射监测试验,并对其损伤发展进行了分析。利用声发射累积能量、RA和AF值分析、信号强度分析和b值分析分别对CFRP-钢管复合约束混凝土柱在轴压作用下的受力状态、混凝土裂缝形式发展变化、损伤强弱程度和损伤裂缝的发展进行了分析和评估。分析结果表明,利用有效的声发射参数能够很好表征CFRP-钢管复合约束混凝土损伤演化过程及其破坏形态。最后,对利用测得的CFRP-钢管复合约束混凝土柱轴压作用下的声发射监测数据,对其的损伤模式进行了识别。首先利用首先利用模糊C均值聚类算法将试件的声发射信号进行聚类,对试件的损伤进行了初步识别,根据聚类结果,对不同损伤源的声发射信号进行探讨。根据聚类结果,利用波形分析技术和小波分析对各类信号的频率进行分析,进一步对试件的损伤进行了识别。
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