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岩石及混凝土声发射技术室内试验研究

作　者: 王祥
导　师: 李端有
学　校: 长江科学院
专　业: 岩土工程
关键词: 声发射(AE) 三维定位 Kaiser效应分形维数小波去噪小波包分解
分类号: TU458
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文在室内声发射试验基础上,研究了岩石和混凝土试件破坏过程中声发射源三维定位技术、声发射参数的变化和声发射信号的波形特征。1、通过三维定位图判断岩石、混凝土试件裂纹产生和扩展的走势和方向,对其破坏面进行预判,最后通过试件CT扫描验证了声发射定位的效果。室内试验结果表明试件裂纹声发射三维定位效果良好。2、研究发现在混凝土、岩石破坏前,主破坏发生的区域出现大能级声发射的密集分布;声发射各参数随应力变化的累积曲线可以与应力应变曲线很好的拟合;在试件临近破坏时,声发射撞击数出现突变,其频度突然加快;在加载过程中,声发射撞击能量散点图分布明显,与微裂纹产生较小能量撞击、宏观裂纹产生较大能量撞击的结论相吻合;混凝土试件二次加载中,有很明显的Kaiser现象;岩石、混凝土在破坏过程中,声发射信号强度具有很明显的分维规律,即分形维值总的趋势呈下降状。3、通过频谱分析发现试件信号与噪音信号的波形和频谱有明显区别;采用小波去噪技术,对混凝土、岩石信号波形进行去噪,比较各阈值处理方法,得出混凝土、岩石信号的原波形;采用小波包能谱系数分析,即小波包频带分解后,根据各频带上能量比例不同,得出各31.25kHz～93.75kHz频带是能够表征玄武岩声发射信号主要信息的特征频带,31.25kHz～125kHz频带是能够表征混凝土声发射信号的主要信息的特征频带。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-18
  1.1 本课题研究目的和意义  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 国外研究现状  11-13
    1.2.2 国内研究状况  13-15
  1.3 主要研究内容及技术路线  15-17
    1.3.1 主要内容与技术路线流程图  15-17
    1.3.2 室内声发射试验  17
    1.3.3 对比分析  17
  1.4 研究重点与难点  17-18
第二章声发射的物理基础  18-27
  2.1 声发射产生的条件  18-19
  2.2 声发射的来源  19-20
    2.2.1 位错运动和塑性变形  19-20
    2.2.2 裂纹的形成和扩展  20
  2.3 声发射波的传播  20-23
    2.3.1 固体中的弹性波  20-21
    2.3.2 波的传播模式转换、反射和折射  21-22
    2.3.3 波的衰减  22-23
  2.4 声发射的表征参数  23-27
    2.4.1 声发射信号  23-24
    2.4.2 信号特性参数  24-27
第三章声发射信号处理  27-34
  3.1 特性参数分析方法  27-29
    3.1.1 计数法  27
    3.1.2 能量分析法  27-28
    3.1.3 幅度分析法  28-29
  3.2 定位技术  29-31
  3.3 信号波形分析  31-34
    3.3.1 频谱分析方法  31-32
    3.3.2 小波分析方法  32-33
    3.3.3 人工神经网络分析方法  33-34
第四章岩石、混凝土声发射试验研究  34-84
  4.1 声发射室内试验  34-43
    4.1.1 试验方案  34-39
    4.1.2 试验步骤  39-43
  4.2 声发射源定位技术  43-50
    4.2.1 声发射源软件定位  43-48
    4.2.2 结合CT技术对比分析  48-50
  4.3 岩石、混凝土破坏过程中声发射参数的变化  50-71
    4.3.1 声发射能量计数分析  50-54
    4.3.2 声发射参数与力学参数的关联分析  54-57
    4.3.3 混凝土的Kaiser效应  57-67
    4.3.4 分形特征分析  67-71
  4.4 岩石、混凝土信号波形特性分析  71-84
    4.4.1 声发射信号频谱分析  71-72
    4.4.2 小波去噪研究  72-78
    4.4.3 小波包能谱分析  78-84
第五章结论与展望  84-86
  5.1 结论  84-85
  5.2 展望  85-86
参考文献  86-89
致谢  89-90
附图  90-91

岩石及混凝土声发射技术室内试验研究

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