基于声发射全波形逆时反演模型的混凝土健康状态研究

Large civil engineering structures such as bridges, tunnels and subway frequently accidents, which mean it is a necessary for health monitoring of concrete. This project is based on acoustic emission of nondestructive testing of concrete as the basic background, in order to establish the numerical model of concrete as the breakthrough point, by using the seismic inversion thought, exploring the positive and negative wave equation of concrete modeling process, to achieve the health monitoring and evaluation of concrete. Project proposed random distribution operator, concepts such as effective elastic performance, ensure that the data model of skeleton particles, air gap and the cement distribution close to the actual concrete. The feasibility of this project has been fully validated in the prophase work.

桥梁、隧道等大型土木结构事故频发，彰显深入研究混凝土健康监测的必要性。本项目以基于声发射的混凝土无损检测为基本背景，以建立混凝土数值模型为切入点，借鉴地震波反演思想，探索混凝土的波动方程正反演过程，以实现混凝土健康监测与评价。项目提出随机分布算子、有效弹性性能等概念，达到保证数据模型中骨架颗粒、空气间隙、水泥分配情况与实际混凝土相近的目的。项目的可行性已经在前期的工作中得到了充分的验证。

桥梁、涵洞、高层建筑等大型建筑事故频出，使国内外学术界越来越重视混凝土健康状态的研究。基于声发射技术的混凝土无损检测是目前研究的热点之一。. 混凝土的主要成分包括水泥、大小在一定范围的骨料和空气间隙。项目组研究的主要内容是建立混凝土的数学模型。建模过程中采用椭圆体简化代替骨料，引入旋转矩阵和随机算子保证在三维空间布置任意分布的不同大小的骨料；骨料投放过程中，采用一种基于叠加颜色法解决不同介质重复放置于空间同一个位置的问题。. 项目组采用CT切片扫描混凝土样本的重建技术获得混凝土的三维缺陷模型，来验证以及修正混凝土数学模型的粒度分布以及骨料的堆积密度。采用交错网格旋转有限差分法正向仿真获得了弹性波在混凝土数学模型中的传播情况，验证了数学建模的有效性。. 合理的混凝土数学模型的建立为下阶段在实际混凝土样本中采用声发射全波形反演确定实际缺陷位置奠定了坚定的基础。