Акустико-эмиссионный способ определения уровня напряжений в железобетонных конструкциях
Изобретение относится к области неразрушающего контроля физико-механических характеристик материалов методом акустической эмиссии (АЭ) и может быть использовано для контроля напряженного состояния в железобетонных конструкциях. Цель изобретения - повышение точности и достоверности контроля. В заданной точке контроля конструкции осуществляют локальные динамические тарированные воздействия , принимают после каждого воздействия сигналы АЭ, измеряют величины средних энергий и медианных частот принятых сигналов АЭ,.по полученным параметрам определяют дисперсию, математическое ожидание и коэффициент корреляции средних энергий и медианных частот, а уровень напряжений в конструкции определяют по предварительно полученной на образцах бетона тарировочной зависимости изменения дисперсии, математического ожидания и коэффициента корреляции средних энергий и медианных частот от изменения уровня напряжений. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. СП С
СОЮЗ СОРЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ ССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " @8Qg о-р
Я
7 аИьгк4
ИО)Г
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4921672/28 (22) 28.03.91 (46) 30.11.92. Бюл. М 44 (75) Г.Б.Муравин, Л.М.Лезвинская, А,И.Мерман, С.И.Волков, Е.Э,Розумович и Я,В.Симкин (56) Грешников В.А. и др. Акустическая эмиссия. Изд-во Стандарты, 1976, с. 143.
Авторское свидетельство СССР
N 1632180, кл. G 01 N 29/00, 1990. (54) АКУСТИКО-ЭМИССИОННЫЙ СПОСОБ
ОПРЕДЕЛЕНИЯУРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЙ В
ЖЕЛ ЕЗОБЕТОН Н ЫХ КОНСТРУКЦИЯХ (57) Изобретение относится к области неразрушающего контроля физико-механических характеристик материалов методом акустической эмиссии (АЭ) и может быть использовано для контроля напряженного состояния в железобетонных конструкциях.
Изобретение относится к области не.разрушающего контроля физико-механических характеристик материалов методом акустической эмиссии (АЭ) и может быть использовано для контроли напряженного со- . стоянияя в железобетон н ых конструкциях.
Известен акустика-эмиссионный способ определения величины напряжений в железобетонных конструкциях, заключающийся в том, что нагружают конструкцию, принимают возникающие при этом сигналы акустической эмиссии, измеряют параметры принятых сигналов, с учетом которых определяют величину напряжений в контролируемой конструкции.
Наиболее близким к изобретению явля. ется акустико-эмиссионный способ опреде5U 1778б77 А1
Цель изобретения — повышение точности и достоверности контроля. В заданной точке контроля конструкции осуществляют локальные динамические тарированные воздействия, принимают после каждого воздействия сигналы АЭ, измеряют величины средних энергий и медианных частот принятых сигналов АЭ,.по полученным параметрам определяют дисперсию, математическое ожидание и коэффициент корреляции средних энергий и медианных частот. а уровень напряжений в конструкции определяют по предварительно полученной на образцах бетона тарировочной зависимости изменения дисперсии, математического ожидания и коэффициента корреляции средних энергий и медианных частот от изменения уровня напряжений. 1
3.П.ф-л ы, 2 ил. ления уровня напряжений в железобетонных конструкциях, заключающийся в том,, «О что в заданных зонах конструкции осущест- . «р» вляют динамическое локальное воздействие тарированной нагрузкой, величина которой превышает предел прочности материала конструкции, принимают возникающие при этом сигналы акустической эмиссии, измеряют медианную частоту сигналов акустической эмиссии в интервале времени с начала локального воздействия до достижения порогового значения эмиссии, с учетом которой определяют уровень напряжений в конструкции.
Однако этот способ не позволяет точно и достоверно определять уровень напряжений в конструкциях, так как выбранный для
1778671 измерения параметр (медианная частота сигналов АЭ) является необходимым, но недостаточным условием для однозначной оценки уровня напряжения в реальной конструкции.
Целью изобретения является повышение точности и достоверности контроля.
Поставленная цель достигается тем, что в акустико-эмиссионном способе определения уровня напряжений в железобетонных конструкциях, заключающемся в том, что в заданных зонах конструкции осуществляют динамическое локальное воздействие тарированной нагрузкой, величина которой превышает предел прочности материала конструкции, принимают возникающие при этом сигналы акустической эмиссии, измеряют медианную частоту сигналов акустической эмиссии в интервале времени с начала каждого локального воздействия до достижения порогового значения эмиссии, с учетом которой ovределяют уровень напряжений в конструкции, после каждого локального воздействия дополнительно измеряют среднюю энергию сигналов акустической эмиссии, определяют дисперсию, математическое ожидание и коэффициент корреляции измеренных параметров, а уровень напряжений в конструкции определяют по предварительно установленной для образцов из материала конструкции зависимости изменения дисперсии, математического ожидания и коэффициента корреляции величин средних энергий и медианных частот QT уровня напряжений, Кроме того, поставленная цель достигается тем, что для образцов из материала конструкции в координатах средняя энергия — медианная частота — уровень напряжений устанавливают зависимость изменения эллипса рассеяния и его положения по дисперсии, математическому ожиданию и коэффициенту корреляции, ту же зависимость устанавливают для материала конструкции, а уровень напряжения и конструкции определяют подбором такого эллипса рассеяния на зависимости для образцов материала конструкции, который по размеру и положению в пространстве совпадает с эллипсом рассеяния исследуемой конструкции.
На фиг. 1 показана трехмерная тарировочная зависимость изменения размера эллипса и его положения рассеяния величин средних энергий и медианных частот от изменения уровня напряжений; на фиг. 2— эллипсы рассеяния в прямоугольных координатах средняя энергия — медианная частота, соответствующие различным уровням напряжения и полученные при испытании образцов железобетона конструкции, 5
Сущность акустико-эмиссионного clloсоба определения уровней напряжений в железобетонных конструкциях заключается в следующем. В результате экспериментов установлено, что с увеличением напряжения в конструкции изменяется не только медианная частота и средняя энергия сигналов АЭ, возникающих в результате локального воздействия в зоне контроля, но и возрастает дисперсия величин средних энергий и медианных частот, а также изменяется величина математического ожидания и коэффициента корреляции между величинами средней энергии и медианной частоты принятых сигналов АЭ. Поэтому, если предварительно на образцах бетона установить тарировочную зависимость уровня напряжения от дисперсии, математического ожидания и коэффициента корреляции величин средних энергий и медианных частот сигналов АЭ, возникающих в результате динамического локального тарировочного воздействия, то появляется возможность точно и достоверно определить величину напряжения в зоне контроля конструкции, после локального динамического воздействия на нее и измерения вышеуказанных параметров. В качестве такой тарировочной зависимости может быть использована трехмерная фигура (фиг. 1), построенная в прямоугольных координатах напряжение— средняя энергия — медианная частота в результате испытания образцов, Каждому уровню напряжения на этой фигуре соответствует совершенно конкретный эллипс рассеяния величин средних энергий и медианных частот, размер которого характеризует дисперсию измеренных величин, положение центра эллипса характеризует математическое ожидание, а угол поворота осей эллипса относительно прямоугольных координат средняя энергия— медианная частота характеризует коэффициент корреляции между измеренными параметрами принятых сигналов АЭ, Уровень напряжений в зоне контроля конструкции можно определять по данной тарировочной зависимости путем подбора на этой фигуре такого эллипса рассеяния, который по размеру и положению в пространство совпадают с эллипсом рассеяния исследуемой конструкции. При этом площадь See< пересечения его с эллипсом рассеяния, полученным в зоне контроля конструкции максимально близка к величине, равной 1/2 ($тар + Якон), где Итар — площадь эллипса рассеяния на тарировочной зависимости; S«H — площадь эллипса рассеяния, полученного в зоне контроля конструкции. Установлено, что при этом условии
1778677
40
50 величина дисперсии, математического ожидания и коэффициента корреляции измеряемых в зоне контроля конструкции параметров АЭ, наиболее близки к величине дисперсии, математического ожидания и коэффициента корреляции тех же параметров АЭ, полученных при испытаниях образцов бетона. То есть выполнение этого условия позволяет по тарировочной зависимости достоверно и точно определять величину напряжения в зоне контроля конструкции.
Акустико-эмиссионный способ определения уровня напряжений в железобетонн ых конструкциях осуществляется следующим образом. Предварительно проводят испытания образцов бетона конструкции. Для этого кубические образцы подвергают статическому сжатию с заданным шагом нагружения не менее 10 раз, воздействуют на образец при каждом шаге статического нагружения локальной динамической нагрузкой (например, выстрелом дюбеля) тарированной величины и каждый раз измеряют значения медианной частоты и средней энергии возникающих сигналов
АЭ. По полученным параметрам АЭ для каждого шага статического нагружения с помощью известных формул определяют величину дисперсии, математического ожидания и коэффициента корреляции величин средних энергий и медианных частот сигналов АЭ. На основании полученных данных строятся соответствующие каждому шагу статической нагрузки эллипсы рассеяния средних энергий и медиан ных частот в трехмерном пространстве признаков статическая нагрузка — средняя энергия медианная частота (фиг. 1). Полученная трехмерная фигура является тарировочной зависимостью изменения дисперсии, математического ожидания и коэффициента корреляции от изменения величины статической нагрузки.
Затем проводят испытания реальной железобетонной конструкции, находящейся в напряженном состоянии. Для этого в зоне контроля конструкции производят заданное число локальных динамических воэдействий тарированной величины (например, выстрелом дюбеля) и.каждый раз измеряют величины средних энергий и медианных частот возникающих сигналов
АЭ. По полученным данным определяют величины дисперсии, математического ожидания и коэффициента корреляции средних энергий и медианных частот, с помощью которых строят эллипс рассеяния указанных параметров АЭ.
Далее на тарировочной зависимости подбирают такой эллипс рассеяния, который наиболее близок по размерам и положению в пространстве вышеуказанных признаков к эллипсу рассеяния, полученному в реальной конструкции. Для этого сравнивают площади эллипса рассеяния тарировочной зависимости с площадью эллипса рассеяния, полученного в зоне контроля конструкции. Истинное напряжение в конструкции определяют по такому эллипсу рассеяния тэрировочной зависимости площадь $сеч пересечения которого с эллипсом рассеяния, полученным в конструкции, стремится к величине, равной
1/2 ($тар + $кон.).
Формула изобретения
1. Акустико.эмиссионный способ определения уровня напряжений в железобетонных конструкциях, заключающийся в том, что в заданных зонах конструкции осуществляют динамическое локальное воздействие тарированной нагрузкой, величина которой превышает предел прочности материала конструкции, принимают возникающие при этом сигналы акустической эмиссии, измеряют медианную частоту сигналов акустической эмиссии в интервале времени с начала локального воздействия до достижения порогового значения эмиссии, с учетом которой определяют уровень напряжения в конструкции, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения точности и достоверности контроля, после каждого локального воздействия дополнительно измеряют среднюю энергию сигналов акустической эмиссии, определяют дисперсию, математическое ожидание и коэффициент корреляции измеренных;,араметров, а уровень напряжений в конструкции определяют по предварительно установленной для образцов из материала конструкции зависимости изменения дисперсии, математического ожидания и коэффициента корреляции величин средних энергий и медианных частот от уровня напряжений.
2. Способ по и. 1, о т п и ч э ю шийся тем, что для образцов из материала конструкции в координатах среднял энергия— медианнал частота — уровень напряжений устанавливают зависимость изменения эллипса рассеяния и его положения по дисперсии, математическому ожиданию и коэффициенту корреляции, ту же зааисиMocTb устанавливают для материала конструкции, а уровень напряжения в конструкции определяют подбором такого эллипса рассеяния на зависимости дпя об1778677
1Яицн
Фиг.1, 4 Е/Ее
Е/Емцов
Составитель С. Волков
Техред М.Моргентал Корректор Н. Милюкова
Редактор Т. Полионова
Заказ 4190 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 разцов материала конструкции. который по падает с эллипсом рассеяния исследуемой размеру и положению в пространстве сов- конструкции.
