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1、第49卷第4期厦门大学学报(自然科学版)Vol.49No.42010年7月JournalofXiamenUniversity(NaturalScience)Jul.2010混凝土材料声发射参数与力学参数及其损伤程度的关系*林峰,李庶林,薛云亮(厦门大学建筑与土木工程学院,福建厦门361005)摘要:根据声发射数和应力水平关系,进一步分析推导出了声发射概率密度的函数表达式,并通过对混凝土进行单轴压缩室内声发射试验研究,应用声发射概率密度函数分析比较了材料在不同应力水平下的破坏程度.通过引入损伤变量新算法即损伤变量大小为声发射概率曲线下方包围面积大小,在以声发射数为中间变
2、量的基础上推导出近似梯形积分公式,直接建立起损伤变量与声发射数之间的函数关系;并通过对各试验曲线拟合得出损伤变量和声发射数之间满足线性关系.关键词:混凝土;力学参数;声发射参数;声发射概率密度;损伤变量中图分类号:TU528文献标识码:A文章编号:04380479(2010)04052605混凝土材料是工程中使用最广泛的建筑材料,它凝土的初始损伤进行了定量的评估.的破坏监测与检测是工程安全监测与检测的重要内但就现有的研究成果来看,在混凝土材料的声发容.声发射技术是工程结构安全监测与检测的主要手射物理参数与其对应的力学参数之关系方面,并没有段之一,而实
3、际工程结构安全检测中一个很关键的问获得统一的、有代表性的、或被广为接受的理论关系,题是如何根据检测出来的声发射信号来对结构的安全这也在很大程度上制约着声发射技术在工程安全监测性及稳定性进行评价,从而对可能发生的破坏进行正与检测中的应用.因而,对声发射物理参数与力学参数确的预警.由于声发射技术的应用缺少理论依据,因此关系的研究,仍然是一个研究的热点和难点.因此,本直接影响了它在实际检测预警中的应用.这就需要从文在国内外现有研究的基础上,基于室内混凝土材料定量的角度来分析表征类混凝土材料声发射参数与力破裂过程的声发射特性试验研究,进一步探讨声发射学参数间的关系,通过建立声发射参数与
4、力学参数的物理参数与宏观力学参数及其细观损伤程度之关系.[1]这种耦合关系进一步给出结构失稳破坏的判据.到目前为止,国内外学者在这方面做了一些有意义的研1声发射数与应力水平关系[23][4]究工作.日本的Ohtsu及美国的Dai等先后提出了关于声发射事件数和应力的经验公式及计算模型,混凝土材料为一类典型的多孔隙的具有原始损伤利用该公式来评估混凝土的初始损伤.我国学者在该[5]的材料,在其受力变形过程中会在材料内部产生微损领域也做了相关的研究,董毓利等对混凝土单轴受伤,并伴生声发射现象.因此可采用声发射来描述和刻压全过程破坏的声发射特性和混凝土破坏过程中声发[6]画材料的细观
5、损伤程度.Dai等在研究混凝土和岩石射参数具有分形特征进行探索性研究;李庶林等探[78]等脆性粒状材料声发射特性时,强调含高孔隙度和多讨了岩石加载全过程特性,纪洪广等通过对混凝土微裂纹原始缺陷材料的声发射事件率相对较高,认为材料声发射机理的分析,同时结合声发射速率过程理声发射事件的概率密度函数可以用来描述损论,得到了基于声发射参数的一维混凝土的损伤本构[9]伤的发展过程,并提出应力水平与声发射数之间的关关系.张明等基于累积声发射数与损伤变量一致的[4]系式:观点,推导出了混凝土类材料声发射数与损伤变量之间的关系;朱宏平等[10]利用声发射速率过程理论对混V=aN+cln(1+
6、qN),(1)其中:N为声发射数;a,c,q为待定参数;V为应力水收稿日期:20091104平,其具体表达式为基金项目:国家自然科学基金(10572122)V=100%.(2)*通讯作者:shulin.li@163.commax第4期林峰等:混凝土材料声发射参数与力学参数及其损伤程度的关系∃527∃表1试样特征参数Tab.1Characteristicparametersofsamplegroups2声发射概率密度试样钢纤维体积分数/%水,水泥,砂,石,钢纤维的质量比脆性材料在受压过程中相对应力水平V到V+C100.45#1#
7、3#0.75*dV这一过程中产生声发射事件的概率密度函数f(V)FC10.50.45#1#3#0.75#0.09可以表示为FC21.00.45#1#3#0.75#0.17dNf(V)dV=,(3)FC31.50.45#1#3#0.75#0.25N0即注:各试件组的粗骨料最大粒径为10mm,水灰比为0.45,1dN砂率为80%,胶骨质量比为1#3.75.*表示钢纤维的质f(V)=.(4)N0dV量为0.其中:N0为应力峰值时的声发射数.对式(1)进行隐函数求导
