[發明專利]一種基于非線性振動技術的混凝土損傷程度的測定方法

有效

• 申請號: 201710656159.2
• 申請日: 2017-08-03
• 公開（公告）號: CN107436264B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 石丹丹;陳徐東;魯春輝;許航;袁佳怡
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N3/303
• 分類號: G01N3/303;G01N19/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;趙麗

本發明公開了一種基于非線性振動技術的混凝土損傷性能的測定方法，通過直接測定的方式更為直接有效地對混凝土損傷狀況進行定量描述。測定裝置由鋼球、加速度計、海綿墊、動態應變采集裝置以及計算機組成。該測定方法的主要特點是：鋼球自由落體撞擊混凝土試件中部從而導致混凝土試件振動；粘貼在試件中部的加速度計記錄振動過程中混凝土試件加速度的變化情況；動態應變采集裝置采集加速度傳感器中的加速度信號；通過快速傅里葉變換計算與振幅相關的響應頻率；分析不同損傷程度情況下混凝土的非線性損傷參數；最終計算得到混凝土的損傷程度狀況。

技術領域

本發明涉及混凝土結構與材料領域，是基于非線性振動響應的一種新的混凝土損傷程度的研究方法。

背景技術

混凝土作為一種高實用性的建筑材料，其運用十分廣泛。在實際生活中，地震、凍融循環等自然災害以及火災、疲勞荷載等認為因素都會使得混凝土內部的初始缺陷以及微裂紋不斷擴展，進而對混凝土造成不可恢復的損傷，最終導致混凝土力學性能的大大降低。

因此，國內外許多學者提出了關于混凝土損傷程度的評測方法。根據評測目的可以將這些方法分為兩大類：完全檢測技術(超聲波速法、超聲波脈沖回波法)、表面檢測技術(施密特回彈儀、溫莎探針、面波頻譜分析)以及固定點位檢測技術 (掃描電鏡、熱重量分析)。但是，這些方法對試驗設備要求較高，同時操作形式較為復雜。目前，有必要設計一種設備簡單、操作便捷的混凝土損傷測量裝置以及計算方法。

發明內容

本發明所解決的技術問題是在非線性振動響應的基礎上提供一種新的混凝土損傷程度的研究方法，在較為簡單的試驗裝置和操作技術下對混凝土損傷狀況進行了測定。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：

一種基于非線性振動技術的混凝土損傷程度的簡易測定方法，其特征在于，它包括以下步驟：

步驟1：測定裝置由不銹鋼球、加速度計、海綿墊、動態應變采集裝置以及計算機組成，取不銹鋼球作為動力源，采用下方鏤空的海綿墊作為支承系統以及阻尼系統，將加速度計固定在混凝土試件中部，將混凝土試件安置在海綿墊上，加速度計安置于海綿墊鏤空處，加速度計通過導線與動態應變采集裝置相連接，動態應變采集裝置與計算機相連；動力源采用直徑15mm的不銹鋼球、支承方式采用下方鏤空的海綿墊、加速度計采用東華DH151加速度計、動態應變采集裝置采用東華DH5960超動態數據采集儀、最終數據通過計算機進行處理，取不銹鋼球作為動力源，可以通過改變不銹鋼球下落高度使撞擊力發生變化，從而使振動加速度振幅發生變化。采用下方鏤空的海綿墊作為支承系統以及阻尼系統，確保加速度可以在短時間內緩慢有序減小至0。

步驟2：對同一批無損傷的混凝土試件造成不同程度的預損傷，分別進行標記；對同一批無損傷的混凝土試件進行疲勞加載，造成不同程度的預損傷，采用 AB膠將加速度計固定在混凝土試件中部，將混凝土試件安置在海綿墊上，加速度計安置于海綿墊鏤空處，使得加速度計可以隨著試件自由振動，加速度計通過導線與動態應變采集裝置相連接，動態應變采集裝置與計算機相連；

步驟3：將不銹鋼球抬高至一定高度，使其自由落體撞擊混凝土試件，撞擊點為混凝土試件中部從而導致混凝土試件振動，粘貼在混凝土試件中部的加速度計記錄振動過程中混凝土試件加速度的變化情況，動態應變采集裝置采集加速度計中的加速度信號得到加速度-時間曲線，通過快速傅里葉變換(FFT)將上述曲線轉換成振幅-頻率曲線，計算與振幅相關的響應頻率，保存至計算機中；

步驟4：改變不銹鋼球的下落高度，繼續撞擊混凝土試件中部，并通過快速傅里葉變換將加速度-時間曲線轉化為振幅-頻率曲線，重復步驟3；