一种基于声发射参数分析钢纤维混凝土损伤类型的方法技术

本发明专利技术涉及一种基于声发射参数分析钢纤维混凝土损伤类型的方法，属于材料损伤检测技术领域。本发明专利技术能够对多维声发射参数进行统一分析，解决多维声发射参数信息利用率不足的问题。本发明专利技术采用主成分分析法对多维声发射参数数据进行降维，减少维数的同时保留大量的原数据内容；使用轮廓算法确定聚类数，避免人为聚类的因素；最后通过聚类算法对钢纤维混凝土损伤的声发射参数包括幅值、上升时间、持续时间、振铃数和能量进行分类。本发明专利技术通过实时监测钢纤维混凝土的损伤破坏过程，区分不同钢纤维混凝土损伤类型的声发射参数分布范围，进而根据参数的分布范围实现对钢纤维混凝土材料的健康检测和风险评估。康检测和风险评估。康检测和风险评估。

【技术实现步骤摘要】
一种基于声发射参数分析钢纤维混凝土损伤类型的方法


[0001]本专利技术涉及一种基于声发射参数分析钢纤维混凝土损伤类型的方法，属于材料损伤检测


技术介绍

[0002]钢纤维混凝土是典型的非均质多相复合材料，其组成部分决定材料本身的离散性以及力学性质的不连续性。在细观层次下，钢纤维混凝土内部分布着大量随机且无序的微缺陷，承载过程中水泥砂浆基体的内裂纹成核以及扩展，骨料—基体界面的开裂，钢纤维断裂以及与基体的脱粘都是使钢纤维混凝土结构失效破坏的主要机制。内裂纹的产生以及扩展会将裂纹表面能以弹性波的形式释放出来，从而产生声发射现象。声发射技术正是通过监测这种耗散的表面能来获得缺陷产生与发展的物理信息，从而实现对钢纤维材料或结构的损伤状态进行探测，为钢纤维混凝土结构的安全评估以及健康监测提供分析依据和技术支持。
[0003]目前，对混凝土损伤的声发射信号分析主要集中在素混凝土，对钢纤维混凝土的损伤分析较少；而对于声发射参数，包括：幅值、持续时间、上升时间、振铃数以及能量，上述参数都包含钢纤维混凝土材料损伤的信息，而对所有参数进行分析具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于声发射参数分析钢纤维混凝土损伤类型的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、布置声发射传感器，并采集声发射信号数据：在待测钢纤维混凝土结构上安装声发射传感器，用于实时采集钢纤维混凝土损伤破坏产生的声发射信号；步骤二、数据降噪处理：对步骤一采集的声发射信号数据进行降噪，筛除电流信号数据以及设定阈值之外的声发射信号数据；步骤三、多维声发射参数数据降维：采用主成分分析法对降噪后的多维声发射参数数据降维，选择特征值最大的前几组数据代替全部原数据，具体包括以下子步骤：步骤3.1生成多维声发射参数数据矩阵X：将步骤二降噪后的声发射参数数据列成矩阵形式，如式1所示；步骤3.2多维声发射参数数据矩阵X零均值化：将多维声发射参数数据矩阵X的每一行减去这一行的均值，进行零均值化；步骤3.3确定多维声发射参数数据矩阵X的协方差矩阵，如式(2)所示：A＝1/mXX
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(2)其中，A是多维声发射参数数据矩阵X的协方差矩阵，m是多维声发射参数数据矩阵X的列数，X
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是多维声发射参数数据矩阵X的转置矩阵；步骤3.4确定协方差矩阵A的特征值以及特征值对应的特征向量，如式(3)所示；Ax＝λx
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(3)其中，A是是多维声发射参数数据矩阵X的协方差矩阵，λ是协方差矩阵A的特征值，x是协方差矩阵A的特征向量；步骤3.5确定降维数据：将步骤3.4确定的协方差矩阵的特征向量按对应特征值，从大到小排列成矩阵M，取矩阵M的前d列数据组成矩阵P，矩阵P即为多维声发射参数数据矩阵X降到d维后的降维声发射参数数据矩阵，矩阵P如式(4)所示；步骤四、确定降维数据最佳聚类数k：通过轮廓函数确定不同簇群间相似程度，将步骤三获得的降维声发射参数数据进行簇间相似性判断，确定最佳的聚类数k，具体包括以下子步骤：
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【专利技术属性】
技术研发人员：任会兰，宁建国，李涛，宋水舟，栗建桥，马天宝，李健，许香照，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：