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原文传递基于应力波分段的损伤分析方法

专利名称：	基于应力波分段的损伤分析方法
摘要：	本发明涉及一种基于应力波分段的损伤分析方法，通过应力波的分段，使得通过一次冲击得到的应力波即可分析出试样或结构内部的损伤情况，避免了结构受到冲击后还需额外进行损伤测试，提高了损伤识别的时效性；解决了传统损伤测试需要用其他设备对试样进行损伤检测，在这个过程中会对试样造成不同程度的扰动导致实验产生误差的问题；本发明可以在原位保压状态下测试分析岩石、混凝土等固体材料动态冲击损伤演化及其幅值和频谱等衰减规律影响的方法。弥补了现有基于霍普金森杆的岩石、混凝土等固体材料动力学测试的技术方法在原位保压状态下材料动态损伤测试方面的缺陷。
专利类型：	发明专利
申请人：	武汉理工大学;武汉理工大学三亚科教创新园
发明人：	罗忆;李帅豪;李悦颖;龚航里;张金瑞;范然
专利状态：	有效
申请日期：	2023-07-07T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-17T00:00:00+0800
申请号：	CN202310830511.5
公开号：	CN117074215A
代理机构：	武汉开元知识产权代理有限公司
代理人：	刘琳;田辉云
分类号：	G01N3/30;G;G01;G01N;G01N3;G01N3/30
申请人地址：	430070 湖北省武汉市洪山区珞狮路122号;
主权项：	1.一种基于应力波分段的损伤分析方法，其特征在于：包括以下步骤： S1、以设定冲击速度撞击入射杆，产生入射应力波；入射应力波沿着入射杆传播至试样界面，产生反射波和透射波； S2、应力波的应力应变曲线在时域上分为三个阶段，分为弹性阶段、塑性阶段和破坏阶段；与应力应变曲线相对应，在时域上将入射波按时间顺序定义为T入射1、S入射1、T入射2三个阶段，对应的将这三段波经过试样后得到的透射波按照时间顺序定义为T透射1、S透射1、T透射2三个阶段，其中T为弹性波，S为塑性波； S3、将入射波和透射波对应的三个阶段进行对比分析，由于弹性波经过相同介质波速不变，T入射1到T透射1波速不发生改变；S入射1经过试样后会对试样造成损伤，导致裂隙出现，进而使经过试样后的弹性波T入射2到T透射2波速降低，而小波分析又可以得到不同频率的波段，对比入射和透射的T入射2和T透射2各波段的幅值，即可看出哪一频段的波能量被吸收而导致幅值下降，从而分析出试样中的裂隙成分情况。 2.根据权利要求1所述的基于应力波分段的损伤分析方法，其特征在于：S3具体步骤为：通过T入射2到T透射2的波速衰减程度来初步判定试样内部结构是否产生损伤及损伤程度，定义波速衰减率式中：V为无损坏试样应力波波速，即T入射1的波速；V’为经过第二段塑性波S作用试样损坏后应力波波速，即T透射2的波速；式中：S为入射测点到透射测点的距离；Δt1为第一段应力波从入射测点传播到透射测点的时间，即从T入射1到T透射1的时间；Δt2为第三段应力波从入射测点传播到透射测点的时间，即从T入射2到T透射2的时间；在波速衰减率η达到设定阈值后判定结构体产生损伤，对入射和透射的T入射2和T透射2这两个波进行小波变换处理，分析各对应频段的幅值差异，进而分析出试样内部裂隙的情况。 3.根据权利要求2所述的基于应力波分段的损伤分析方法，其特征在于：波速衰减率η大于等于5％，判定结构体产生损伤。 4.根据权利要求2所述的基于应力波分段的损伤分析方法，其特征在于：利用matlab中的小波工具箱对入射和透射的T入射2和T透射2这两个波进行小波变换处理。 5.根据权利要求1所述的基于应力波分段的损伤分析方法，其特征在于：采用霍普金森杆装置对试样进行损伤分析，调节气体压力腔控制子弹以设定冲击速度撞击入射杆而产生入射应力波，入射应力波沿着入射杆传播至试样界面时产生反射波和透射透射波；信号由入射杆和透射杆上的应变片测量，经过惠斯通电桥放大后，由八通道数字示波器记录并存储。 6.根据权利要求5所述的基于应力波分段的损伤分析方法，其特征在于：所述霍普金森杆装置包括入射杆、透射杆和试样。 7.根据权利要求6所述的基于应力波分段的损伤分析方法，其特征在于：所述入射杆和透射杆采用弹性模量为210GPa的50mm直径钢杆，材料为48CrMoA，波速为5.270km/s；所述入射杆长度为3.0m，所述透射杆长度为1.8m。 8.根据权利要求6所述的基于应力波分段的损伤分析方法，其特征在于：所述试样为花岗岩。 9.根据权利要求6所述的基于应力波分段的损伤分析方法，其特征在于：所述入射杆的首端设有铜片，作为整形器。 10.根据权利要求6所述的基于应力波分段的损伤分析方法，其特征在于：所述试样与入射杆和透射杆接触的面均涂抹凡士林。
所属类别：	发明专利