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敲击法检测混凝土抗压强度的数值模拟分析

作　者: 苏涉
导　师: 孔永健
学　校: 北京交通大学
专　业: 道路与铁道工程
关键词: 混凝土结构 混凝土强度无损检测 敲击法 机械阻抗 抗压强度 有限元分析
分类号: TU375
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


混凝土是当今世界上使用最为常见的建筑材料,它具有经济适用、易于成型等优点,被广泛应用于水利、交通、工业民用建筑等大型国民经济基础性设施和国防工程中。近年来随着土木建筑工程的迅速发展,结构类型越来越复杂,对结构的安全性能要求也越来越高。但在结构混凝土中,常因施工管理或环境等因素,形成不同形式的缺陷,这些缺陷的存在对结构的完整性、力学性能和耐久性能产生不同程度的影响。因此采用有效的无损检测方法,在不破坏结构物的基础上探测出混凝土的强度是非常必要的。本文依托河北省交通运输厅“新型混凝土结构抗压强度及表层缺陷无损快速检测方法的应用研究”项目,以混凝土预制及工程构件为研究对象,采用理论分析、数据处理、建立模型、对比分析等手段,阐述了回弹法基于硬度测量的局限性,研究了敲击检测混凝土表面机械阻抗推定抗压强度的方法,并对不同敲击初速度、网格划分大小、混凝土块厚度等因素影响进行了敏感度分析。利用ABAQUS有限元软件,对比理想弹性体与带有缺陷弹性体在敲锤碰撞过程中作用力、作用时间的前后差异与敲锤加速度的变化,并对不同敲击作用力与网格划分的密度对混凝土阻抗值的影响做了分析对比。结果显示,对于理想弹性体,敲击作用力的波形是左右对称的,作用时间与反作用时间相同；对于缺陷弹性体,敲击作用力的波形是不对称的,作用时间大于反作用时间,即敲击过程中弹性体产生的塑性变形吸收了一部分敲锤动能,而反作用的能量完全为弹性变形转换,即可以用此表征抗压强度。而由于速度的依存性,在阻抗值中导入速度修正函授之后,可以消除敲击初速度对修正接触机械阻抗值的测定影响,从而得出机械阻抗测定混凝土抗压强度的科学性与适用性。

全文目录


致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-9
序  9-12
1 绪论  12-20
  1.1 引言  12-13
  1.2 混凝土无损检测特点及常用方法  13-15
  1.3 国内外研究现状  15-19
  1.4 研究目的与内容  19-20
2 敲击法的理论基础  20-32
  2.1 回弹法理论基础的局限性  20-25
    2.1.1 回弹法原理  20-22
    2.1.2 布氏硬度测量法  22-24
    2.1.3 回弹法应用的局限性  24-25
  2.2 机械阻抗基本理论  25-27
  2.3 敲击法检测原理  27-30
    2.3.1 机械阻抗推定因素  27-28
    2.3.2 论波形分析  28-30
  2.4 Hertz接触理论  30-31
  2.5 本章小结  31-32
3 敲击法检测原理的有限元分析  32-50
  3.1 有限元分析的基本原理  32-33
  3.2 ABAQUS简介  33-36
  3.3 理想模型的建立  36-44
    3.3.1 参数设置  36-38
    3.3.2 模拟过程  38-40
    3.3.3 模拟结果  40-43
    3.3.4 结论分析  43-44
  3.4 缺陷模型的建立  44-49
    3.4.1 参数设置  44-45
    3.4.2 模拟过程  45-46
    3.4.3 模拟结果  46-48
    3.4.4 结论分析  48-49
  3.5 本章小结  49-50
4 接触机械阻抗值的修正  50-72
  4.1 Hertz理论球体碰撞探讨  50-53
  4.2 初速度依存性  53-64
    4.2.1 建立尼龙模型  53-54
    4.2.2 数据处理分析  54-64
  4.3 阻抗值的修正  64-70
  4.4 本章小结  70-72
5 敲击过程的敏感度分析  72-86
  5.1 敲击作用力大小对阻抗测定的影响  72-74
  5.2 网格划分对阻抗测定的影响  74-78
    5.2.1 模型构建与运行  75
    5.2.2 模拟结果输出  75-77
    5.2.3 模拟结果分析  77-78
  5.3 混凝土厚度对阻抗测定的影响  78-83
    5.3.1 模型构建与运行  78-79
    5.3.2 模拟结果输出  79-81
    5.3.3 模拟结果分析  81-83
  5.4 混凝土标号与阻抗测定的关系  83-85
    5.4.1 混凝土构件模拟  83-84
    5.4.2 模拟过程  84
    5.4.3 比较分析  84-85
  5.5 本章小结  85-86
6 结论与展望  86-88
  6.1 本文结论  86-87
  6.2 研究展望  87-88
参考文献  88-90
附录A  90-92
作者简历  92-96
学位论文数据集  96

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中图分类: > 工业技术 > 建筑科学 > 建筑结构 > 混凝土结构、钢筋混凝土结构 > 钢筋混凝土结构
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