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《武汉理工大学》 2011年
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混凝土退化的非线性超声特征识别研究

刘曙光  
【摘要】:由于混凝土材料本身存在着非线性,基于线性波动理论的传统超声方法无法检测材料内部结构的微观变化特征,对微裂缝的识别不敏感,在材料退化和结构损伤识别及定量评估方面存在一定的局限性。相关研究表明,混凝土材料出现退化损伤后,采用超声方法对其评估时,其非线性超声特征会更加明显。基于此,利用材料表现出来的非线性超声特征来对混凝土材料的退化损伤进行识别和定量评估具有重要价值。同时,由于超声信号的非线性、非平稳特点,传统的信号处理方法多是基于线性、平稳的前提下实现的,存在一定的局限性。因此,采用一种适于非线性、非平稳信号的处理方法对于探讨材料的非线性超声特征具有重要意义。 本文从材料的非线性超声波动理论出发,引入希尔伯特—黄变换作为信号处理方法,并分析混凝土材料退化损伤后表现出的非线性超声特征,以期实现对其退化损伤程度的评估和描述。主要的内容和结论如下: 总结了当前常用的超声信号处理方法的特点,分析了其用于非线性、非平稳信号中的局限性。引入基于希尔伯特—黄变换(HHT)的信号处理方法,探讨了其基本原理和实现步骤,明确了其在非线性、非平稳信号中处理的优势和特点。 基于希尔伯特—黄变换的原理,编制信号处理程序并进行数值仿真,结果表明信号经EMD分解得到的IMF分量能较好的反映信号的时间特征尺度,同时信号表现出来的非线性调幅特征明显,与经典的非线性波动理论相一致,说明了该方法及程序的有效性。 将希尔伯特—黄变换应用到非线性超声高阶谐波试验信号的处理,基于边际谱的特点,提出了基于边际谱的频带去噪方法,并将其用于实测信号滤波,结果表明去噪效果十分明显。采用瞬时频率、瞬时幅值及非线性超声系数作为参数来表征混凝土材料碱骨料反应下的退化损伤过程,在一定程度上实现了对混凝土材料累积退化损伤的识别和定量评估。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TU528

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【参考文献】
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