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混凝土轴心受拉声发射Kaiser效应试验研究

作　者: 张顺祥
导　师: 吴胜兴
学　校: 河海大学
专　业: 结构工程
关键词: 混凝土轴拉试验声发射 Kaiser效应 Felicity效应影响因素
分类号: TU528
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

混凝土是一种具有微裂隙的非均质材料，其受拉破坏过程比理想的脆性材料复杂得多，而声发射技术能动态实时探测材料内部微观结构变化，对探明混凝土拉伸破坏机理具有很大的促进作用。然而声发射技术在混凝土拉伸领域中的应用还不成熟，有许多问题亟待全面深入的研究和解决，如混凝土Kaiser效应对其拉伸声发射特性的影响。本文结合导师所承担的国家自然科学基金重点项目，开展混凝土轴拉声发射特性试验研究，就Kaiser效应对混凝土声发射特性的影响进行研究，为应用声发射技术探讨混凝土拉伸破坏机理奠定基础，同时也为Kaiser效应的工程实际应用提供参考。本文在总结国内外声发射Kaiser效应研究的基础上制定了可行的Kaiser效应试验方案，通过70个试件的轴拉声发射试验研究混凝土Kaiser效应的存在性及其存在条件，并就Kaiser效应的影响因素进行系统全面的分析，最后探讨Kaiser效应的工程应用。本文主要的研究内容如下： (1) 研究混凝土试件在往复循环拉伸加载条件下Kaiser效应的有效性及其存在的应力范围，并对其产生机理进行解释；探讨混凝土材料中Kaiser效应与Felicity效应的关系；讨论Kaiser效应的记忆内容。 (2) 就加载制度、加载速率、强度等级、试件大小、骨料粒径、应力水平、卸载后放置时间以及干湿条件等因素对Kaiser效应的影响进行研究。 (3) 讨论Kaiser效应在声发射试验排噪检测、应力历史评定、混凝土材料损伤劣化水平评价以及混凝土材料可靠性评价中的应用。通过以上的研究工作，得到以下几个主要结论：(1)混凝土在轴拉试验中存在明显的Kaiser效应，其产生的机理是混凝土材料损伤不可逆的结果；(2)Kaiser效应的存在是有条件的，其声发射的不可逆性具有应力上限，上限值约为极限抗拉强度的82％；(3)Felicity比是对材料声发射过程不可逆程度的更详细描述，随着相对应力水平的提高而单调下降，当达到较高的应力水平后，Felicity比迅速下降，Kaiser效应衰退，出现了Felicity效应；(4)混凝土Kaiser效应具有记忆前期最大应力和前期最大应变的特性；(5)强度等级、试件大小、骨料最大粒径以及加载速率对混凝土轴拉声发射Kaiser效应基本没有影响；(6)加载制度、应力水平、卸载后放置的时间以及干湿条件对混凝土轴拉声发射Kaiser效应产生一定的影响；(7)Kaiser效应在声发射试验排噪检测、应力历史评定、混凝土材料损伤劣化水平评价以及混凝土材料可靠性评价中的应用具有一定的发展前景。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-8
目录  8-11
第一章绪论  11-28
  1.1 问题的提出  11-12
  1.2 声发射技术原理概述  12-15
    1.2.1 声发射与声发射技术的定义  12
    1.2.2 声发射的产生  12
    1.2.3 声发射检测原理  12-13
    1.2.4 声发射信号与特征参数  13-15
  1.3 国内外研究现状  15-27
    1.3.1 声发射的研究历史  15-16
    1.3.2 声发射在混凝土研究中的应用概况  16-18
    1.3.3 Kaiser效应的研究现状  18-27
  1.4 本文的主要研究工作  27-28
第二章混凝土轴心受拉声发射 Kaiser效应试验方案  28-50
  2.1 引言  28-32
    2.1.1 加载方式  28
    2.1.2 试件形式  28-30
    2.1.3 仪器设备  30-31
    2.1.4 加载制度  31-32
  2.2 试验测试原理  32-34
  2.3 试件制备  34-38
    2.3.1 原材料与配合比  34-35
    2.3.2 试件的形状与尺寸  35
    2.3.3 试件制作与养护  35-36
    2.3.4 试件的基本力学参数  36-37
    2.3.5 试验试件分组情况  37-38
  2.4 试验设备  38-41
    2.4.1 试验加载系统  38
    2.4.2 数据采集系统  38-41
  2.5 试验方法  41-49
    2.5.1 试验步骤  41-42
    2.5.2 试验内容及加载方案  42-47
    2.5.3 数据分析及处理方法  47-49
  2.6 小结  49-50
第三章 Kaiser效应在混凝土材料轴拉试验中的有效性研究  50-67
  3.1 引言  50
  3.2 Kaiser效应的有效性  50-55
    3.2.1 试验结果  50-52
    3.2.2 声发射 Kaiser效应产生机理的两种解释  52-55
  3.3 Kaiser效应存在的应力水平  55-58
  3.4 Kaiser效应与 Felicity效应的关系  58-63
    3.4.1 Felicity比的定义  58-59
    3.4.2 试验结果与分析  59-63
  3.5 Kaiser效应的记忆内容  63-66
    3.5.1 Kaiser效应记忆应力的能力  64-65
    3.5.2 Kaiser效应记忆应变的能力  65-66
  3.6 小结  66-67
第四章 Kaiser效应的影响因素分析  67-83
  4.1 引言  67
  4.2 加载制度对 Kaiser效应的影响  67-69
  4.3 加载速率对 Kaiser效应的影响  69-72
  4.4 强度等级对 Kaiser效应的影响  72-73
  4.5 试件大小对 Kaiser效应的影响  73-75
  4.6 骨料粒径对 Kaiser效应的影响  75-76
  4.7 应力水平对 Kaiser效应的影响  76-77
  4.8 放置时间对 Kaiser效应的影响  77-79
  4.9 干湿条件对 Kaiser效应的影响  79-81
  4.10 小结  81-83
第五章混凝土 Kaiser效应的工程应用  83-91
  5.1 引言  83
  5.2 Kaiser效应在声发射试验排噪检测中的应用  83-84
  5.3 Kaiser效应在应力历史评定中的应用  84-85
  5.4 Kaiser效应在混凝土材料损伤劣化水平评价中的应用  85-87
  5.5 Kaiser效应在混凝土材料可靠性评价中的应用  87-90
  5.6 小结  90-91
第六章结论与展望  91-94
  6.1 基本结论  91-92
  6.2 展望  92-94
参考文献  94-98
附录  98-100
致谢  100

混凝土轴心受拉声发射Kaiser效应试验研究

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