混凝土损伤演化的超声波法检测[设计+开题+综述]

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混凝土结构的超声波检测技术规程

混凝土结构的超声波检测技术规程

混凝土结构的超声波检测技术规程混凝土结构的超声波检测技术规程随着城市建设的快速发展,混凝土结构已成为现代建筑中最常见的材料之一。

然而,随着时间的推移,混凝土结构会受到各种因素的影响,例如湿度、温度、盐水侵蚀等。

为了确保混凝土结构的安全和可靠,超声波检测技术被广泛应用于混凝土结构的检测与评估。

一、超声波检测技术简介超声波检测技术利用声波在材料中传播的特性来评估混凝土结构的质量和损伤情况。

它通过发射超声波脉冲,并接收返回的回波信号,根据回波信号的强度、时间和形状变化来确定混凝土结构中的缺陷、裂隙和强度变化等。

二、超声波检测技术的应用领域1. 混凝土结构质量评估:超声波检测技术可以用于评估混凝土结构的均匀性和强度分布。

通过测量超声波信号的传播速度和衰减情况,可以推断出混凝土结构中存在的疏松区域、空洞、裂缝等缺陷。

2. 混凝土结构损伤检测:超声波检测技术可以帮助检测混凝土结构中的裂缝、腐蚀等损伤情况。

通过分析回波信号的形状和幅度变化,可以确定混凝土结构的损伤程度和位置。

3. 混凝土结构维护与修复:超声波检测技术可以用于评估混凝土结构的维修和修复效果。

通过比较修复前后的超声波信号,可以判断修复措施的有效性和可行性。

三、超声波检测技术的操作流程1. 仪器准备:选择合适的超声波检测仪器,并确保仪器的正常工作状态。

根据混凝土结构的不同要求,选择合适的超声波传感器和探头。

2. 表面处理:清理混凝土结构表面的杂物和灰尘,并根据需要进行必要的涂覆剂处理。

3. 发射与接收超声波信号:将超声波传感器与混凝土结构表面保持一定的接触,并发射超声波脉冲。

接收返回的回波信号,并通过相关仪器进行信号的处理和分析。

4. 数据分析与诊断:根据回波信号的特征,通过相关分析方法对混凝土结构的质量和损伤情况进行评估和诊断。

可以利用图像处理技术生成混凝土结构的超声波扫描图像,以直观地显示混凝土结构中的缺陷和损伤位置。

四、超声波检测技术的优点和限制1. 优点:a) 非破坏性检测:超声波检测技术不需要对混凝土结构进行破坏性取样,可以在不影响结构完整性的情况下进行检测。

混凝土结构中的超声波检测方法

混凝土结构中的超声波检测方法

混凝土结构中的超声波检测方法引言混凝土是建筑中常用的材料之一,其具有强度高、耐久性好等特点,但在使用过程中,其表面可能会发生裂缝、损伤等问题,这些问题可能会影响混凝土结构的性能和安全性。

因此,对混凝土结构进行检测和评估显得尤为重要。

本文将介绍混凝土结构中的超声波检测方法。

一、超声波检测原理超声波是指频率高于20 kHz的机械振动波。

在混凝土中,超声波的传播速度取决于混凝土的密度和弹性模量。

当超声波遇到混凝土中的缺陷或异质性时,其传播速度和振幅会发生变化,从而可以检测到混凝土中的缺陷或损伤。

二、超声波检测设备超声波检测设备通常包括发射器、接收器和计算机等组成部分。

其中,发射器用于发射超声波信号,接收器用于接收信号并转换为电信号,计算机则用于处理和显示检测结果。

三、超声波检测方法1. 传统超声波检测方法传统超声波检测方法通常采用单元素探头进行检测。

探头发出的超声波信号在混凝土中传播,当遇到缺陷或损伤时,一部分能量会被反射回来,接收器则会接收到反射波信号。

通过分析反射波信号的时间、幅值和波形等特征,可以判断混凝土中的缺陷或损伤。

2. 相控阵超声波检测方法相控阵超声波检测方法是一种新型的检测方法,其采用多元素探头进行检测。

相控阵探头可以控制每个元素的发射时间和幅度,从而实现对检测区域内不同方向的超声波信号的发射和接收。

通过对信号进行处理和分析,可以得到混凝土中的缺陷或损伤的位置和形状等信息。

四、超声波检测应用1. 混凝土结构缺陷检测超声波检测可用于检测混凝土结构中的裂缝、空洞、腐蚀等缺陷,可以帮助工程师及时发现和修复混凝土结构中的问题,保证其性能和安全性。

2. 混凝土结构质量评估超声波检测还可以用于评估混凝土结构的质量。

通过检测混凝土结构中的声速、弹性模量等参数,可以判断混凝土的密度、强度等质量指标,进而评估混凝土结构的质量。

3. 混凝土结构损伤监测超声波检测还可以用于混凝土结构的损伤监测。

通过定期检测混凝土结构中的缺陷和损伤,可以及时发现和修复问题,提高混凝土结构的使用寿命和安全性。

混凝土中超声波检测技术研究

混凝土中超声波检测技术研究

混凝土中超声波检测技术研究一、绪论超声波检测技术是一种非破坏性检测方法,已经被广泛应用于混凝土结构的检测领域。

超声波检测技术具有高精度、高灵敏度、快速、安全等优点,能够检测混凝土中的缺陷、裂缝、孔洞、内部结构等,对于混凝土结构的安全评估和维修具有重要的作用。

本文将重点探讨混凝土中超声波检测技术的研究现状、检测方法、应用领域以及存在的问题和挑战。

二、混凝土中超声波检测技术的研究现状超声波检测技术已经成为混凝土结构检测领域的主流技术之一。

随着超声波检测仪器的不断升级和改进,超声波检测技术的应用范围也在不断扩大。

目前,国内外学者已经对混凝土中超声波检测技术进行了广泛的研究和应用,并取得了一系列重要的成果。

1.国内研究现状我国在超声波检测技术的研究和应用方面已经取得了一定的进展。

国内学者主要从以下几个方面开展了混凝土中超声波检测技术的研究:(1)混凝土中超声波的传播特性研究超声波在混凝土中的传播特性是超声波检测技术的基础。

国内学者通过实验研究和数值模拟等方法,深入探究了混凝土中超声波的传播规律和影响因素,为超声波检测技术的应用提供了理论依据。

(2)混凝土中缺陷检测研究混凝土中的缺陷是导致混凝土结构破坏的主要原因之一,因此,对混凝土中缺陷的检测是超声波检测技术的重点。

国内学者通过实验和数值模拟等方法,研究了混凝土中不同类型的缺陷对超声波的影响,并提出了相应的检测方法。

(3)混凝土中裂缝检测研究混凝土结构中的裂缝是对混凝土结构安全评估和维修的主要指标之一。

国内学者通过实验和数值模拟等方法,对混凝土中不同类型的裂缝进行了检测研究,并提出了相应的检测方法。

2.国外研究现状国外学者在混凝土中超声波检测技术的研究和应用方面处于领先地位。

主要研究内容包括以下几个方面:(1)混凝土中超声波的传播特性研究国外学者在混凝土中超声波的传播特性研究方面取得了重要的成果。

主要通过实验研究和数值模拟等方法,深入探究了混凝土中超声波的传播规律和影响因素,并提出了相应的检测方法。

混凝土结构的超声波检测技术研究

混凝土结构的超声波检测技术研究

混凝土结构的超声波检测技术研究一、引言混凝土结构作为一种重要的建筑材料,广泛应用于各类建筑工程中。

然而,混凝土结构在使用过程中可能会受到多种因素的影响,如温度变化、水分渗透等,从而导致结构的损坏和老化。

为了及时发现和修复这些问题,需要使用一些非破坏性检测技术。

超声波检测技术作为一种常用的非破坏性检测方法,在混凝土结构中的应用越来越广泛。

本文将对混凝土结构的超声波检测技术进行详细的研究和探讨。

二、超声波检测技术的基本原理超声波检测技术是利用超声波在材料中传播的特性来检测材料内部的缺陷和变化的一种非破坏性检测方法。

在混凝土结构中,超声波主要是通过混凝土中的孔隙和裂缝进行传播的。

当超声波在混凝土中传播时,会受到混凝土材料的物理性质的影响。

这些物理性质包括声波传播速度、能量衰减等等。

通过对超声波在混凝土中的传播特性进行分析和处理,可以得到混凝土中的缺陷和变化的信息。

三、超声波检测技术的应用超声波检测技术在混凝土结构中的应用主要包括以下几个方面:1. 混凝土的质量检测混凝土的质量对于混凝土结构的耐久性和安全性有着至关重要的影响。

超声波检测技术可以对混凝土的质量进行检测,包括混凝土的密度、强度等参数。

2. 混凝土中的裂缝检测混凝土结构在使用过程中可能会出现裂缝,这些裂缝对于混凝土结构的稳定性和耐久性有着重要的影响。

超声波检测技术可以检测混凝土中的裂缝,并且可以确定裂缝的深度和宽度。

3. 混凝土中的缺陷检测混凝土结构中的缺陷可能会导致结构的失效或者破坏,因此及时发现和修复缺陷十分重要。

超声波检测技术可以检测混凝土中的缺陷,并且可以确定缺陷的位置和大小。

4. 混凝土结构的健康监测混凝土结构在使用过程中可能会受到多种因素的影响,从而导致结构的损坏和老化。

超声波检测技术可以对混凝土结构的健康状态进行监测,及时发现和修复问题。

四、超声波检测技术的优缺点分析超声波检测技术作为一种非破坏性检测方法,在混凝土结构中具有以下优点:1. 非破坏性:超声波检测技术可以在不破坏混凝土结构的情况下进行检测,不会对混凝土结构造成二次损伤。

混凝土结构的超声波检测技术研究

混凝土结构的超声波检测技术研究

混凝土结构的超声波检测技术研究一、引言混凝土是建筑业中最常见的建筑材料之一。

尽管混凝土结构的强度和耐久性通常比木结构和钢结构更高,但混凝土结构也会受到各种因素的影响而发生损坏。

因此,对于混凝土结构进行定期检测和维修至关重要。

超声波检测技术是一种非破坏性检测技术,可以在不破坏混凝土结构的情况下检测结构的内部缺陷和损伤。

本文旨在探讨混凝土结构的超声波检测技术研究。

二、混凝土结构的超声波检测技术1. 超声波检测原理超声波是一种高频声波,其频率通常在20kHz到1GHz之间。

超声波在混凝土结构中传播时,会受到材料的密度、弹性模量、声速和衰减等因素的影响。

当超声波遇到混凝土结构中的缺陷或损伤时,它们会反射、折射或散射。

通过测量超声波的传播时间和强度等参数,可以确定混凝土结构中的缺陷或损伤的位置、尺寸和性质。

2. 超声波检测设备超声波检测设备通常由发射器、接收器、控制器和显示器等部分组成。

发射器用于发射超声波,接收器用于接收反射、折射或散射的超声波,控制器用于控制超声波的发射和接收,并处理测量数据,显示器用于显示检测结果。

3. 超声波检测方法超声波检测方法主要包括接触式和非接触式两种方法。

接触式方法需要将探头直接贴在混凝土结构表面,通过测量超声波的传播时间和强度等参数来确定结构的内部缺陷和损伤。

非接触式方法则是通过将探头放置在混凝土结构附近,使用空气耦合或水耦合等方式将超声波传递到混凝土结构中进行检测。

4. 超声波检测应用超声波检测技术可以应用于混凝土结构的各个方面,例如检测混凝土中的裂缝、空洞、松散、腐蚀和锈蚀等缺陷和损伤,检测混凝土中的钢筋位置和直径,以及检测混凝土结构的厚度和强度等参数。

三、混凝土结构超声波检测技术的发展现状1. 国内研究现状国内对混凝土结构超声波检测技术的研究已经取得了一定的进展。

例如,研究人员使用超声波检测技术对混凝土结构中的缺陷和损伤进行检测,并开发了一种基于超声波的混凝土结构损伤评估方法。

混凝土结构超声波检测技术规程

混凝土结构超声波检测技术规程

混凝土结构超声波检测技术规程混凝土结构超声波检测技术规程引言:混凝土结构在现代建设中扮演着重要的角色。

然而,随着时间的推移,混凝土结构很可能会出现损坏和劣化问题,这可能会对结构的安全性和可靠性造成威胁。

超声波检测技术作为一种非破坏性检测手段,在混凝土结构的评估和维护中起着重要作用。

本文将深入探讨混凝土结构超声波检测技术的规程、应用和发展趋势。

一、混凝土结构超声波检测技术概述混凝土结构超声波检测技术通过将超声波传递到混凝土结构中,根据声波在材料中的传播速度和反射特性来评估结构的完整性和质量。

这种技术主要包括超声波脉冲回波法和超声波传播时间法两种方法,它们分别在不同的应用场景中发挥作用。

二、混凝土结构超声波检测技术规程的制定混凝土结构超声波检测技术规程的制定是为了确保技术的准确性和可靠性,并为检测人员提供明确的操作指南。

该规程通常由专业机构或标准化组织制定,其中包括以下主要内容:检测设备的选择和校准、检测对象的准备工作、测量参数的确定、数据分析和报告编制等。

三、混凝土结构超声波检测技术的应用混凝土结构超声波检测技术在各个领域中都有广泛的应用。

在建筑工程中,它被用于评估新建筑的结构质量和完整性,以及老化结构的损坏程度。

在桥梁工程中,超声波检测技术可以用于评估桥梁的结构健康状况和进行维护保养。

该技术还可在隧道、水坝、码头等重要工程中得到应用。

四、混凝土结构超声波检测技术的发展趋势随着科学技术的不断进步,混凝土结构超声波检测技术也在不断发展。

未来,该技术有望实现更高的检测精度和更广泛的应用范围。

基于人工智能和机器学习的数据分析方法可以提供更准确和可靠的检测结果。

另外,无人机技术的发展也将使得超声波检测更加便捷和高效。

结论:混凝土结构超声波检测技术规程的制定和应用对于保障结构的安全性和可靠性至关重要。

在未来,该技术将继续得到改进和推广,为混凝土结构的评估和维护提供更好的解决方案。

作为建筑工程领域的从业人员,我们应当密切关注该技术的发展,并不断更新自己的知识和技能,以适应行业的发展需求。

混凝土构件的超声波无损检测技术研究

混凝土构件的超声波无损检测技术研究

混凝土构件的超声波无损检测技术研究一、引言混凝土作为建筑物和基础结构的主要材料之一,在建筑、道路、桥梁、隧道等工程中得到了广泛应用。

然而,随着时间的推移和外部环境的影响,混凝土可能会出现各种缺陷,如裂缝、孔洞、空鼓、腐蚀等,这些缺陷会对混凝土构件的强度和耐久性产生不利影响,甚至会导致结构失效。

因此,对混凝土构件进行定期检测和维护至关重要。

超声波无损检测技术是一种常用的混凝土缺陷检测方法,本文将对其进行详细研究。

二、超声波无损检测技术的原理和特点超声波无损检测技术是利用超声波在材料中传播的特性来检测材料中的缺陷和变化的一种方法。

其原理是利用超声波在不同介质界面上反射和折射的能力,通过测量超声波在材料中的传播速度、反射和透射强度等参数,来判断材料中的缺陷和变化情况。

超声波无损检测技术具有以下特点:1. 非接触性:超声波无损检测技术不需要对被检测材料进行破坏性的取样分析,可以在不接触被检测材料的情况下进行检测。

2. 高精度性:超声波无损检测技术可以检测到微小的缺陷和变化,并且可以对不同深度的缺陷进行检测和分析。

3. 高可靠性:超声波无损检测技术可以对不同类型的材料进行检测,具有很强的适应性和可靠性。

三、超声波无损检测技术在混凝土构件中的应用超声波无损检测技术在混凝土构件中的应用主要包括以下几个方面:1. 检测混凝土的质量和强度:超声波无损检测技术可以测量混凝土中声速的变化,从而判断混凝土的质量和强度,对于检测混凝土的压缩强度和抗拉强度等物理性能具有很好的效果。

2. 检测混凝土的缺陷:超声波无损检测技术可以检测混凝土中的缺陷,如裂缝、孔洞、空鼓、腐蚀等,从而评估混凝土的耐久性和可靠性,为混凝土维修和加固提供依据。

3. 检测混凝土与钢筋的粘结性:超声波无损检测技术可以检测混凝土与钢筋的粘结性,从而判断混凝土与钢筋的粘结质量,对于评估混凝土结构的稳定性和安全性具有重要意义。

4. 检测混凝土中的空洞:超声波无损检测技术可以检测混凝土中的空洞,从而判断混凝土的质量和强度,对于评估混凝土构件的耐久性和可靠性具有很好的效果。

混凝土中使用超声波检测裂缝的方法

混凝土中使用超声波检测裂缝的方法

混凝土中使用超声波检测裂缝的方法混凝土是一种常见的建筑材料,由于其具有良好的耐久性和承重能力,因此在建筑工程中得到广泛应用。

然而,随着时间的推移和外界条件的变化,混凝土结构可能会出现裂缝,这会对建筑的安全性和稳定性产生严重的影响。

为了及时发现和修复混凝土结构中的裂缝,超声波检测技术成为了一种十分有效的手段。

本文将介绍如何使用超声波检测混凝土中的裂缝。

一、超声波检测原理超声波检测是一种基于声波的无损检测技术,其原理是利用超声波在材料中传播的特性来检测材料内部的缺陷。

当超声波传播到材料中的缺陷或边界时,会产生反射、折射和散射等现象,这些现象可以被接收器接收到并转换成电信号,进而形成图像或数据,用于分析和判断材料的质量或结构。

二、超声波检测设备超声波检测设备主要由发射器、接收器、控制器和显示器等部分组成。

其中,发射器用于产生超声波信号,接收器用于接收信号并将其转换成电信号,控制器用于控制发射和接收的时间和方式,显示器用于显示检测结果。

三、超声波检测步骤超声波检测混凝土中的裂缝主要分为以下几个步骤:1. 准备工作在进行超声波检测前,需要对被测混凝土结构进行准备工作。

首先,清理被测表面,去除表面的杂物和污物,保证被测表面干净、光滑,便于超声波的传播和接收。

其次,选择适当的探头和检测模式,根据被测混凝土结构的厚度和形状以及需要检测的缺陷类型来确定探头的频率、形状和工作模式。

2. 发射超声波信号将探头放置在被测表面上,按下发射信号的按钮,发射超声波信号。

超声波信号会在混凝土结构中传播,并在遇到裂缝或缺陷时产生反射、折射和散射等现象。

3. 接收反射信号超声波信号在混凝土中传播时,会产生反射信号,这些信号会被接收器接收到并转换成电信号。

接收器可以根据不同的信号强度和时间来判断混凝土结构中是否存在裂缝或缺陷。

4. 处理信号数据接收到的信号数据可以通过控制器进行处理和分析,将其转换成图像或数据,用于判断混凝土结构中的裂缝位置、长度和宽度等参数。

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开题报告工程力学混凝土损伤演化的超声波法检测1 选题的背景与意义混凝土是在建筑中广泛使用的工程材料,随着社会、工作环境日益复杂,混凝土结构在承受静态及准静态荷载的同时,也承担着变化剧烈且重复作用的冲击荷载,利用超声波法无损检测技术对混凝土状态进行评价,为工程中结构安全可靠性的状态评价提供一种方法,具有积极的现实意义2 研究的基本内容与拟解决的主要问题:1、调研目前课题的国内外研究现状,阅读相关文献,完成开题报告.2、混凝土试样制作,SHPB设备调试到工作状态.3、实现不同应变率下的冲击加载试验和相同应变率(或相同气压)下混凝土式样的多次冲击加载实验.用超声波回弹检测法测量冲击加载后试样的首波幅值和波速,结合实验结果分析,给出应变率与打击参数对混凝土损伤及其发展规律的影响.4、撰写论文并完成毕业设计工作.3 研究的方法与技术路线:1、借阅相关资料,增强必备的基本理论知识;2、通过查阅相关期刊杂志,了解有此项研究实验的相关知识;3、查阅相关的材料,了解并掌握损伤演化方程;4、认真练习使用matlab,提高应用软件分析问题的应有能力;5、实际中必然会遇到其他各种问题,除了自己认真思考之外,积极查询有关信息,还很有必要向老师求教.4 研究的总体安排与进度:1、2010年12月阅读文献和完成开题报告2、2011年1-2月试样制作.3、2011年3月SHPB装置调试,开始试验.4、2011年 4月完成实验研究,撰写毕业论文.5、2011年5月准备答辩.5 主要参考文献1、胡时胜.霍普金森压杆技术.兵器材料科学与工程.1991,11:40-472、陈德兴,胡时胜,张守保,巫绪涛,徐泽清.大尺寸Hopkinson压杆及其应用.实验力学.2005,20(3):398-402.3、Bischoff P H ,perry S pressive behavior of concrete at high strain rates.Mater Struct,1991,144(24):425-450.4、Taylor L M,Chen E P,Kuszmaul J S.Microcrack-induced damage accumulation in brittle rock under dynamic loading.Journal of Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering,1986,55(3):301-320.5、Parviz Soroushian,Mohamed Elzafraney.Damage effects on concrete performance and microstructure,Cement &Concrete Composites 26 (2004) 853-8596、宁建国,刘海峰,商霖.强冲击载荷作用下混凝土材料动态力学特性及本构模型.中国科学(G辑):2008,38(6):759-772.毕业论文文献综述工程力学混凝土损伤演化超声波法检测利用超声波检测混凝土强度是混凝土无损检测中的一种方法. 1949 年, 加拿大的L eslide、Cheesm an 和英国的R. Jones、Gatf ield 首先把超声脉冲检测技术应用在结构混凝土的检测上, 开创了超声检测新领域.。

超声波以一种声波,根据声波在固体介质中的传播速度公式可以得到由超声波检测混凝土强度的原理。

混凝土是一种由普通水泥,矿质骨料,水和空气组成的混合物。

影响超声波在介质中传播的因素有原材料及配合比的影响和外部条件的影响以及其他条件的影响。

水泥品种,矿物细掺料,粗骨科的品种粒径和含量,砂率,配合比都属于前者对超声波在混凝土中传播的影响因素。

龄期,养护方法,温度和含水率都属于后者对超声波在混凝土中传播的影响因素。

还有结构中钢筋的影响和修正,混凝土中缺陷与损伤都会对超声波测强度产生干扰。

可以通过声速,振幅,硬化水泥净浆或水泥砂浆声速算法。

混凝土通过使用霍普金森压杆施载荷加到试样上造成损伤。

分离式霍普金森压杆技术可用于测量材料在冲击载荷作用下的应力应变关系。

根据一位假定我们可直接利用一维应力波理论确定时间材料应变率,应变和应力。

进而可得到时间材料的动态应力应变关系。

霍普金森压杆技术在做出实验结果有可能存在偏差。

为了全面了解偏差产生的原因,需要讨论压杆的弥散效应,试件的惯性效应,端面的摩擦效应,试件的波动效应,以及截面不匹配引起的二维效应。

弥散效应是指霍普金森实验的一维假定的限制性,忽略了杆中质点的横向惯性运动,既忽略了杆的横向收缩或膨胀对动能的贡献。

任一应力脉冲在在杆中传播将发生弥散,这就是由于杆中质点的横向惯性运动所引起的弥散效应。

SHPB实验室在冲击载荷作用下进行的,试件的变形速率很高,因此,作用在试件上的外力作攻,除转化为试件的应变能外,尚有部分转化为试件的横向动能和纵向动能,这就是试件质点的运动所引起的惯性效应。

在应力脉冲作用下,界面处压杆和试件的横向运动不同,由此而产生的摩擦力破坏了试件的一维应力状态,此即所谓界面的摩擦效应。

波动效应是应力脉冲作用的最初间断,由于脉冲宽度大于试件厚度,试件内部状态不均匀。

实验初始数据不可用。

利用SHPB实验装置研究混凝土类材料的动态力学性能是一种最基本的实验手段,但混凝土是一种结构复杂的硅酸盐复合材料,它是由水泥、沙子、石子和水混合搅拌经养护凝结而成,其组分之一粗骨料的尺寸很大,为使混凝土试件达到统计上的均质性,以取得符合工程实际的有代表性的试验结果,通常认为试件的最小尺寸至少为最大骨料尺寸的5~6倍,而且由于骨料周围及整个材料内部布满了大量不规则的裂隙、气泡等缺陷,为避免试验数据的分散性,混凝土试件尺寸也必须足够大,相应的用作冲击试验的SHPB装置中的杆径也要足够的大。

众所周知.混凝土类材料的破坏应变只有千分之几,因此要在SHPB装置上实现类似于金属等材料lO/s~1O/s高应变率则是不可能的。

若假定某种混凝土的破坏应变是5‰,即使实现J00/s应变率。

其加载时间也只能有50/~s。

在这样短的时间内只能勉强实现混凝土试件内的应力均匀,据此获得的应力⋯应变曲线还可勉强接受。

闲此更短的加载时间显得没有意义了。

又由于混凝土材料的破坏强度远小于钢杆,因此常规的子弹撞击很容易导致混凝土试件的过早破坏。

为使应力脉冲在混凝土试件破坏前有足够的时间来回反射以获得试件内的应力均匀分布,我们在人射杆的被撞击端加垫了波形整形器(如图3所示),它既可消除由于大尺寸SHPB装置弥散效应产生的应力波波头的过冲和波形的震荡,又可将上升沿拉长,可以得到材料真实的响应特性。

开展混凝土类材料的动态力学性能研究必须采用大尺寸SHPB装置,然而混凝土类材料的脆性及试件的大尺寸也使传统上基于一维假定和均匀假定的SHPB实验技术受到挑战。

已经有研究表明不同的破坏作用会引起混凝土性能以及微观结构上的改变。

这些破坏作用包括使混凝土试样受到充分的压缩、冲击、疲劳破坏以及冻融循环。

这些破坏作用对混凝土抗弯强度、抗冲击性能、渗透系数以及一定范围自然细缝在混凝土内部传播的影响已经被研究过。

就普通强度和高强度的混凝土材料来说,在相应的破坏作用下,通过对混凝土细缝增长微观观察可以发现,混凝土性质的破坏的变化趋势。

存在于混凝土结合面的细缝的影响更甚于任何的加载以及环境的影响。

晾干以及沙石颗粒与模型热收缩率的不匹配可以造成这些细缝。

在外部结构载荷和各种环境因素的影响下,在沙石颗粒和水泥模型的接触面产生拉应力,导致细缝变得更大更多;最终导致混凝土断裂。

在破坏载荷和坏境影响下增大的细缝会导致混凝土性能的退化。

Gettu等人提出,当受压力载荷作用时,混凝土沿垂直方向的抗拉强度明显降低。

总所周知,混凝土的动弹性系数在融冻循环中会降低。

同时,我们也发现混凝土的渗透性在重复的融冻循环中会增大。

Zhang发现发生弯曲疲劳时,孔隙比表面积会增大。

为了研究复杂而且不均匀的混凝土微观结构,曾用到很多方法。

这些方法包括干涉法、声波检测法、中子射线透照术、水银压入法以及通过利用光学显微镜和扫描电子显微镜分析。

由于近几十年来,显微镜学以及图像分析飞速发展,我们可以借助显微镜这一些强大的工具来对混凝土的微观结构进行全面的分析。

材料的损伤破坏是一个速率(时间)相关的流变过程,一个以不同形式的缺陷或微损伤以有限速率演化的时间过程.实际情况是这两种过程不可分地交织在一起,并相互影响.一方面,缺陷或微损伤是随流变过程而发展的,缺陷或微损伤的演化依赖于材料所经受的应力、应变、应变率等本构状态变量;另一方面,损伤演化必将影响材料的力学行为或本构响应.曾有不同应变率下混凝土受压全过程的实验研究完成了应变率由7个数量级范围内的混凝土受压实验,发现应变率不同的全过程曲线具有很好的相似性,峰值应力和峰值应变随应变率的增加有所提高,但弹性模量基本不变。

峰值应力相应泊松比与应变率『可关系,其回妇结果为。

土木工程师使用的结构材料大多对载荷加载速率敏感。

因此完整的关于材料本构关系和失效标准的知识是必须的,通常在一个很大的应变率范围内,在整个设计构思中需要为不同的载荷类型设计正确的结构使得能够承受载荷。

主要参考文献:1、胡时胜。

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大尺寸Hopkinson压杆及其应用.实验力学.2005,20(3):398-402。

3、Bischoff P H ,perry S pressive behavior of concrete at high strain rates.Mater Struct,1991,144(24):425-450.4、Taylor L M,Chen E P,Kuszmaul J S.Microcrack-induced damage accumulation in brittle rock under dynamic loading.Journal of Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering,1986,55(3):301-320.5、Parviz Soroushian,Mohamed Elzafraney.Damage effects on concrete performanceand microstructure,Cement &Concrete Composites 26 (2004) 853-8596、宁建国,刘海峰,商霖。

强冲击载荷作用下混凝土材料动态力学特性及本构模型。

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