基于紅外熱像的混凝土結(jié)構(gòu)損傷檢測.pdf

1、本論文的研究課題來源于國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目--碳纖維智能層的多場耦合機(jī)理及其場域診斷(項(xiàng)目編號(hào)：10672128)。 本文以混凝土結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測與分析為背景，利用紅外熱像快速、全面、無損的檢測特點(diǎn)來達(dá)到對(duì)混凝土損傷進(jìn)行快速全面可視化監(jiān)測與分析的目的。當(dāng)混凝土發(fā)生損傷時(shí)，其熱導(dǎo)率會(huì)發(fā)生變化，當(dāng)有熱源注入時(shí)，混凝土構(gòu)件表面會(huì)呈現(xiàn)不均勻的溫度場，通過紅外熱像技術(shù)就可以檢測混凝土內(nèi)部的損傷情況。本文就是借助紅外熱像儀，來感知混凝土結(jié)構(gòu)的

2、變形和損傷，圍繞相關(guān)問題進(jìn)行了探索性的理論分析以及大量的實(shí)驗(yàn)研究。 本文進(jìn)行的紅外熱像法探測混凝土缺陷的理論及其實(shí)驗(yàn)研究，旨在已有相關(guān)成果的基礎(chǔ)上，通過理論分析與大量的實(shí)驗(yàn)相結(jié)合，探討一種可行的混凝土缺陷無損檢測的方法。 本文主要進(jìn)行了以下幾個(gè)方面的研究工作： 1、分析了混凝土損傷的類型及表現(xiàn)形式，損傷的演化，損傷與材料熱導(dǎo)率的關(guān)系，研究了損傷對(duì)應(yīng)構(gòu)件表面的溫度場，從而為用紅外熱像的溫度場描述和表征損傷場奠定了基

3、礎(chǔ)。 2、研究了影響紅外熱像圖質(zhì)量的因素，包括熱源、加熱時(shí)間、周圍環(huán)境等。分析了獲取高質(zhì)量紅外熱像圖的條件，通過大量試驗(yàn)，分析熱源注入的均勻性；熱源、熱像儀與研究對(duì)象的相對(duì)位置等，得出攝取高質(zhì)量紅外熱像圖的方案。 3、提出判斷紅外熱像圖質(zhì)量的指標(biāo)：靈敏度與清晰度。靈敏度即損傷部位與完好部位的溫差，清晰度即紅外熱像圖上溫度異常區(qū)域的尖銳程度。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)論證，利用這兩個(gè)指標(biāo)能較為準(zhǔn)確地反映混凝土損傷的有無、損傷的位置和損

4、傷的程度。 4、通過用紅外熱像儀對(duì)混凝土損傷檢測的大量實(shí)驗(yàn)，以及對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析和總結(jié)，分析了混凝土試樣的單調(diào)壓縮損傷、蠕變損傷、預(yù)埋塊狀材料損傷和凍融損傷的發(fā)生和發(fā)展。利用紅外熱像檢測到的試樣表面溫度分布數(shù)據(jù)，給出利用曲線圖查找缺陷深度和大小的方法；建立損傷與試樣表面溫度分布及變化之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)對(duì)缺陷的定位及定性診斷，為紅外熱像檢測損傷的應(yīng)用做了一些嘗試。 5、紅外熱像圖清楚地表明了混凝土的單調(diào)壓縮是劈裂破壞，而混凝