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《武汉理工大学》 2005年
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基于红外热像的碳纤维混凝土损伤分析与研究

黄莉  
【摘要】:本论文的研究课题来源于国家自然科学基金重点项目——机敏混凝土及其 结构(项目编号:50238040)。 大型水坝、桥梁、核电站安全壳等重大混凝土工程的安全可靠性、耐久性 问题是涉及国家经济发展与国家安全的重大问题。而已有的混凝土大型结构和 基础设施的损伤积累和灾变行为日趋突出。因此,对重大混凝土工程结构进行 损伤监测与分析已成为土木工程领域中的重要研究课题之一。 本文提出了利用碳纤维混凝土的功能特性,对混凝土中的损伤进行红外检 测的方法,并从实验、理论、数值计算等多方面对检测机理、影响因素等进行 了分析。同时对将此方法应用于实时监测时所产生的力、电、热耦合问题进行 了一定的分析与研究。主要成果与创新之处如下: 1、利用碳纤维混凝土的功能特性,提出并设计了基于电热的碳纤维混凝土 红外热像检测方法,并通过实验研究证实了方法的可行性,检测结果显示只需 通低压电源就能使远离缺陷的正常部位温度升高1~2℃,而在缺陷附近的表面 处温度大幅度上升,因此比一般红外检测方法更利于缺陷的检出。同时,检测 结果也显示了检测与时间、材料组分、缺陷形态的相关性。 2、建立了碳纤维混凝土红外热像方法的瞬态热传导温度分析模型,研究分 析了材料组分及外部环境因素从材料电、热性能参数方面对检测的影响机理, 以及检测的主导机制:宏观缺陷的存在和缺陷局部微观特性导致的非均匀内热 源效应,并采用等效电阻串、并联模型对其进行了解释。 3、建立了基于碳纤维混凝土红外热像方法的碳纤维混凝土缺陷体电-热耦 合有限元分析模型,利用大型有限元软件Marc及自编用户子程序进行了数值计 算,将所得结果与实验结果进行模拟与比较,进一步验证了检测方法的可行性 和有限元数值模拟的有效性。同时,大量的数值结果分析显示了此种红外检测 方法的敏感因素,为具体检测方案的选择和优化提供了依据。 4、研究了利用格林函数法求解缺陷体电、热耦合问题温度场的方法。在分 析了不同缺陷情况下电场分布的基础上,利用瞬态热传导格林函数法求解得到 二维缺陷体温度场的近似理论解,编程计算的结果显示了所求温度分布与实测
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU528.572

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【引证文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 伍颖;李卓球;孙明清;;混凝土导热-损伤耦合的理论与分形研究[J];华中科技大学学报(城市科学版);2008年02期
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 郑华升;树脂基碳纤维智能层的功能特性及其机理研究[D];武汉理工大学;2010年
2 方玺;树脂基碳毡复合层力阻特性的细观统计建模研究[D];武汉理工大学;2011年
3 郑立霞;机敏混凝土的导电性及传感特性研究[D];武汉理工大学;2011年
4 吕泳;碳纤维智能束的功能特性及其应用研究[D];武汉理工大学;2011年
5 伍颖;基于红外成像的混凝土结构完整性评估[D];武汉理工大学;2007年
6 张小玉;碳纤维智能层的特性及其场域监测[D];武汉理工大学;2007年
7 王伟;形状记忆合金的本构模型及试验研究[D];大连理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 王妍;掺聚丙烯纤维高强混凝土高温后红外与超声无损检测研究[D];太原理工大学;2011年
2 徐胜林;基于红外热像的混凝土结构损伤检测[D];武汉理工大学;2008年
3 黄敏;工程结构裂缝检测方法及试验研究[D];湖北工业大学;2010年
4 周志勇;基于树脂基碳纤维智能束的结构应变模态研究[D];武汉理工大学;2012年
5 邓硕;树脂基碳纤维智能层的力阻效应研究及其应用[D];武汉理工大学;2012年
6 汪力;航空发动机涡轮叶表粘贴残留物红外检测[D];南昌航空大学;2012年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 张跃,职任涛,朱逢吾,肖纪美;碳纤维(LCF)-无宏观缺陷(MDF)水泥基复合材料电学性能的研究[J];材料科学进展;1992年04期
3 毛起炤,赵斌元,沈大荣,李卓球;极化效应对碳纤维增强水泥(CFRC)导电性的影响[J];材料研究学报;1997年02期
4 毛起炤,陈品华,赵斌元,李卓球,沈大荣;小应力下炭纤维增强水泥的压敏性和温敏性[J];材料研究学报;1997年03期
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10 黄军生;钢筋混凝土桥梁裂缝成因综述[J];世界桥梁;2002年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋显辉;刘冬;吕泳;李卓球;;碳纤维树脂基复合材料的传感特性研究[J];工程塑料应用;2007年02期
2 雷开贵,邓子辰;多层粘钢加固钢筋混凝土梁的有限元静力分析[J];四川建筑科学研究;2003年01期
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6 郑建军,李庆勇,曾洪波,徐世烺;混凝土微平面模型的参数研究与应用[J];四川建筑科学研究;2004年02期
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10 马虹;鲍鹏玲;;浅议住宅现浇板裂缝[J];四川建筑科学研究;2006年01期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陶俊林;刘彤;王汝恒;陈裕泽;;混凝土材料的高温静载压缩力学性能研究[A];第七届海峡两岸工程力学研讨会论文摘要集[C];2011年
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3 宋常;冯新;周晶;;高混凝土重力坝在强震作用下损伤破坏的数值模拟[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
4 祁勇峰;崔建华;谢晓玲;;复杂结构进水塔抗震与稳定性研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
5 唐祖全;李卓球;张华;;混凝土路面温度自诊断特性的实验研究[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年
6 李杰;;生命线工程研究中的关键力学问题——第十二届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第十二届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2003年
7 江松青;刘文韬;于恒;;微孔洞形核对延性材料损伤与失效的影响[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
8 刘金兴;邓守春;张晶;梁乃刚;;基于格构模型的混凝土动静态拉伸破坏试验数值模拟[A];固体力学进展及应用——庆贺李敏华院士90华诞文集[C];2007年
9 张晶;付强;邓守春;梁乃刚;;构元组集弹性损伤模型对准脆性材料损伤至断裂各向异性特征的分析[A];固体力学进展及应用——庆贺李敏华院士90华诞文集[C];2007年
10 徐胜林;宋显辉;;混凝土损伤的红外热像检测[A];第七届全国MTS材料试验学术会议论文集(二)[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄西成;内爆与外爆加载下壳体的力学状态及破坏模式分析[D];中国工程物理研究院;2010年
2 杨敬源;井壁稳定性若干力学问题的研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 张选利;柔性注压锚杆锚固特性研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
4 汪忠明;基于非局部增强梯度模型的混凝土断裂损伤研究[D];合肥工业大学;2010年
5 王德广;金属粉末高致密化成形及其数值模拟研究[D];合肥工业大学;2010年
6 张骥;混凝土塑性—损伤本构模型研究[D];华中科技大学;2010年
7 刘灿;横向预应力混凝土梁的抗剪性能及预应力损失研究[D];华南理工大学;2010年
8 甄晓霞;大跨径钢桥桥面铺装体系力学行为研究[D];华南理工大学;2010年
9 付永忠;基于AFM和硫系相变材料的超高密度数据存储机理研究[D];江苏大学;2010年
10 张华;冲击荷载作用下岩石动态损伤特性研究[D];昆明理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵大为;空间热循环和辐照环境对LF6铝合金焊接组织及性能的影响[D];河南理工大学;2010年
2 李波;义安矿水力冲孔卸压增透消突技术研究[D];河南理工大学;2010年
3 赵文武;淮南矿区典型煤层水力冲孔技术参数研究及消突效果考察[D];河南理工大学;2010年
4 鲁博文;预应力混凝土箱梁非线性有限元分析[D];郑州大学;2010年
5 王畅;流量波动条件下的流动与传热特性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 侯宇星;钢筋混凝土力学性能的细观数值模拟研究[D];大连理工大学;2010年
7 王宝媛;混凝土断裂性能及其影响因素的试验研究[D];大连理工大学;2010年
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9 熊开兵;村镇混凝土结构住宅质量通病及治理技术研究[D];大连理工大学;2010年
10 高飞;异种钢焊接的残余应力研究[D];大连理工大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 宋显辉;刘冬;吕泳;李卓球;;碳纤维树脂基复合材料的传感特性研究[J];工程塑料应用;2007年02期
2 刘西拉,徐茂波;结构工程中的人为错误[J];四川建筑科学研究;1988年04期
3 刘军;邢锋;董必钦;刘锐;张旺洵;;滨海环境混凝土渗透特性与微观结构关系研究[J];四川建筑科学研究;2009年01期
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6 邓宗才,霍达,杜修力;形状记忆合金本构模型的研究进展[J];北京工业大学学报;2002年04期
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9 王翔,王钧,钟龄;碳纤维复合材料的电阻-应变传感特性研究[J];玻璃钢/复合材料;2004年04期
10 王国建;郭建龙;屈泽华;;碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能影响因素的研究[J];玻璃钢/复合材料;2007年04期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 吕泳;碳纤维智能束的功能特性及其应用研究[D];武汉理工大学;2011年
2 朱祎国;形状记忆合金及其复合材料的本构关系[D];大连理工大学;2002年
3 侯作富;融雪化冰用碳纤维导电混凝土的研制及应用研究[D];武汉理工大学;2003年
4 朱四荣;机敏混凝土结构的温差变形自调节研究[D];武汉理工大学;2004年
5 杨小平;炭纤维层压导电复合材料及其活性炭纤维纸功能化的研究与应用[D];北京化工大学;2001年
6 朱目成;亚表面缺陷的磁光/涡流实时成像检测技术的研究[D];四川大学;2004年
7 王山山;基于振动理论的水工结构无损检测技术研究[D];河海大学;2005年
8 董向元;电容成像技术在热物理量测量中的应用研究[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2006年
9 王可;复合型导电高分子材料PTC/NTC效应的研究[D];吉林大学;2006年
10 周博;形状记忆合金的本构模型[D];哈尔滨工程大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 樊丹丹;基于红外热波的界面脱粘无损检测技术研究[D];中北大学;2011年
2 祁东婷;红外无损检测系统研究及建模[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 邓爱民;混凝土损伤行为特性研究[D];河海大学;2001年
4 郑立霞;机敏混凝土及其结构的压敏性研究[D];武汉理工大学;2003年
5 简华丽;基于碳纤维混凝土(粗骨料)压敏性的车重监测系统的研究[D];汕头大学;2004年
6 黄陶;混凝土芯样尺寸效应的研究[D];重庆大学;2004年
7 游有鲲;高强混凝土抗火灾性能改善措施与评价方法研究[D];东南大学;2004年
8 王庆胜;航空发动机涡轮叶片缺陷检测中的关键技术研究[D];西北工业大学;2005年
9 丁怡洁;形状记忆合金的多维本构关系研究[D];西安建筑科技大学;2005年
10 黄满华;基于碳纤维混凝土(粗骨料)压敏性的交通测速系统的研究[D];汕头大学;2005年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 孟宪静;孙天用;王立海;;基于红外热像技术的木材内部缺陷检测的研究[J];森林工程;2011年06期
2 余在斌;王丽;周建;;机敏混凝土的研究现状与应用[J];建材技术与应用;2012年04期
3 李志飒;李鑫茂;隋晨;;某地下室人防工程钢筋混凝土框架梁裂缝原因分析[J];四川建材;2013年01期
4 方玺;葛权耕;郑言冲;赵欣;;N×N无规随机网络电阻的改进算法及仿真[J];武汉大学学报(工学版);2012年05期
5 方玺;葛权耕;;基于随机电阻网络碳毡复合层力阻建模[J];应用数学和力学;2013年01期
中国重要会议论文全文数据库 前2条
1 黄敏;姚沅;邓友生;宋鲁侠;;基于碳纤维智能层在土木工程检测中的试验研究[A];第21届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ册[C];2012年
2 秦淑芳;;一种新型智能传感器在结构健康监测中的潜在应用[A];2012年中国水力发电工程学会大坝安全监测专委会年会暨学术交流会论文集[C];2012年
中国博士学位论文全文数据库 前7条
1 郑华升;树脂基碳纤维智能层的功能特性及其机理研究[D];武汉理工大学;2010年
2 方玺;树脂基碳毡复合层力阻特性的细观统计建模研究[D];武汉理工大学;2011年
3 李尤嘉;膏溶角砾岩水损伤特性和机理的细观力学试验研究[D];上海交通大学;2011年
4 戴亚文;面向工程结构的无线分布式监测系统研究[D];武汉理工大学;2011年
5 郑立霞;机敏混凝土的导电性及传感特性研究[D];武汉理工大学;2011年
6 吕泳;碳纤维智能束的功能特性及其应用研究[D];武汉理工大学;2011年
7 廖波;炭黑/硅橡胶复合材料热、力敏感性与电热效应研究[D];中国矿业大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王妍;掺聚丙烯纤维高强混凝土高温后红外与超声无损检测研究[D];太原理工大学;2011年
2 王长安;松散煤体温度变化规律的热红外实验研究[D];西安科技大学;2011年
3 徐胜林;基于红外热像的混凝土结构损伤检测[D];武汉理工大学;2008年
4 唐健;树脂基碳纤维敏感层传感特性的实验研究[D];武汉理工大学;2010年
5 胡昌明;基于碳纤维智能层的电阻率层析成像系统研究[D];武汉理工大学;2010年
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9 周志勇;基于树脂基碳纤维智能束的结构应变模态研究[D];武汉理工大学;2012年
10 邓硕;树脂基碳纤维智能层的力阻效应研究及其应用[D];武汉理工大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张跃,职任涛,朱逢吾,肖纪美;碳纤维(LCF)-无宏观缺陷(MDF)水泥基复合材料电学性能的研究[J];材料科学进展;1992年04期
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7 毛起,赵斌元,沈大荣,李卓球;水泥基碳纤维复合材料压敏性的研究[J];复合材料学报;1996年04期
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【相似文献】
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1 张妃二,姚立宁;碳纤维混凝土吸波耗能研究[J];纤维复合材料;2003年01期
2 ;新型混凝土[J];中国建材;1987年12期
3 简华丽;多功能材料CFRC的性能及工程应用综述[J];混凝土与水泥制品;2003年05期
4 罗来龙;碳纤维混凝土中的隧道电流[J];物理学报;2005年06期
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7 林王健;杜向琴;;碳纤维混凝土力学性能的试验研究[J];丽水学院学报;2011年02期
8 夏正兵;;碳纤维智能混凝土的导电机理研究[J];今日南国(中旬刊);2010年09期
9 张东兴,罗朝华,刘振鹏,吴思刚;碳纤维混凝土配筋构件机敏性研究[J];哈尔滨工业大学学报;2004年10期
10 邓宗才,钱在兹;短碳纤维混凝土低周疲劳断裂特性的试验研究[J];水利学报;2000年09期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 杨进勇;许金余;李为民;翟毅;范飞林;;玄武岩纤维混凝土和碳纤维混凝土的冲击韧性对比研究[A];第十二届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2008年
2 李为民;许金余;白二雷;陈勇;;玄武岩纤维混凝土的准静态力学性能研究[A];第十二届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2008年
3 唐祖全;李卓球;张华;;混凝土路面温度自诊断特性的实验研究[A];第十届全国结构工程学术会议论文集第Ⅱ卷[C];2001年
4 陈龙风;丁一宁;;碳纤维混凝土导电性能的试验研究[A];第十二届全国纤维混凝土学术会议论文集[C];2008年
5 张彭成;康青;沈志强;王正刚;;钢纤维与碳纤维混合增强活性粉末混凝土力学性能实验研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第5分册)[C];2010年
6 黄承逵;赵国藩;;纤维混凝土研究和工程应用的进展[A];第十二届全国混凝土及预应力混凝土学术交流会论文集[C];2003年
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中国重要报纸全文数据库 前1条
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中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 黄莉;基于红外热像的碳纤维混凝土损伤分析与研究[D];武汉理工大学;2005年
2 赵宏明;布置碳纤维发热线的混凝土路面及桥面融雪化冰试验研究[D];大连理工大学;2010年
3 孙明清;碳纤维混凝土与素混凝土的力电机敏性及应用研究[D];武汉理工大学;2002年
4 高迪;新型建筑材料—纳米级碳纤维混凝土性能研究[D];中南大学;2011年
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1 曹辉;低温下碳纤维混凝土压敏性能试验研究[D];兰州理工大学;2009年
2 孙盈;水环境下碳纤维混凝土机敏性的实验研究[D];山东大学;2010年
3 闫忠明;碳纤维混凝土的抗渗性及导电特性研究[D];山东大学;2010年
4 王忠和;碳纤维混凝土在几种不同测试条件下压敏性的稳定性研究[D];汕头大学;2011年
5 钱金蕊;静载及动载作用下碳纤维混凝土压敏性试验研究[D];东北大学;2008年
6 杨柯;碳纤维增强型粘度时变浆材性能及微观结构研究[D];成都理工大学;2013年
7 王丽娜;碳纤维混凝土三向受压状态下压敏性研究[D];沈阳建筑大学;2011年
8 于学静;水环境下碳纤维混凝土压敏性试验及其应用研究[D];山东大学;2011年
9 朱长军;碳纤维增强混凝土的受力破坏及其断面分形分析[D];沈阳建筑大学;2013年
10 李锐;界面效应对碳纤维混凝土功能响应的影响及机理研究[D];武汉科技大学;2012年
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