弯曲元测试岩土工程材料小应变粘弹性参数的方法及装置与流程

文档序号:13676902阅读:来源:国知局
技术特征:
1.一种弯曲元测试岩土工程材料小应变粘弹性参数的方法,其特征是包括以下步骤:1)制备柱型岩土工程材料试样,通过称重、测体积获得其材料密度;2)固定柱型岩土工程材料试样,将激励弯曲元和接收弯曲元分别连接在柱型试样的两端,两个弯曲元的压电陶瓷插入到柱型岩土工程材料试样内相同深度;3)信号发生器产生脉冲电压信号作为激励信号,分为两路,其中一路经功率放大器放大后发送到示波器记录,另一路通到激励弯曲元,在柱型岩土工程材料试样中激励出弹性体波,试样中产生反射的波动被接收弯曲元先后接收,转化为电压信号经电荷放大器放大后作为接收信号,发送到示波器记录。4)分析接收信号,计算获得岩土工程材料小应变粘弹性参数。2.根据权利要求1所述的一种弯曲元测试岩土工程材料小应变粘弹性参数的方法,其特征是:所述的弹性参数具体采用以下方式计算获得:根据激励信号和弹性体波初达信号之间的时间差,获得岩土工程材料试样中信号传播的体波波速,再依据理想弹性体波动理论通过以下公式求解得到该试样材料的弹性参数,弹性参数包括杨氏模量、剪切模量和泊松比:E=(1-2μ)(1+μ)ρVp21-μ]]>G=ρVs2μ=2-(VpVs)22-2(VpVs)2]]>其中,G表示剪切模量,E表示杨氏模量,μ表示泊松比,ρ表示材料密度,Vp为岩土工程材料压缩波传播速度,Vs为岩土工程材料剪切波传播速度。3.根据权利要求2所述的一种弯曲元测试岩土工程材料小应变粘弹性参数的方法,其特征是:所述岩土工程材料压缩波传播速度Vp和岩土工程材料剪切波传播速度Vs分别采用以下公式计算:Vp=L-2lTp-T0-t0]]>Vs=L-2lTs-T0-t0]]>其中,T0为激励信号的起跳时间点,Tp为压缩波的初达时间点,Ts为剪切波的初达时间点,t0为激励弯曲元和接收弯曲元之间测试电路的系统延时,L为柱型试样的长度,l为弯曲元压电陶瓷的插入深度。4.根据权利要求1所述的一种弯曲元测试岩土工程材料小应变粘弹性参数的方法,其特征是:所述的弹性参数具体采用以下方式计算获得:分析柱型试样中信号传播先后到达剪切波的衰减情况,结合剪切波的传播距离,采用以下公式计算获得柱型试样的阻尼比:δ=SVs2π]]>其中,Vs为岩土工程材料剪切波传播速度,S表示衰减系数αf与频率f的关系曲线在主能量频段处的斜率。5.根据权利要求4所述的一种弯曲元测试岩土工程材料小应变粘弹性参数的方法,其特征是:所述衰减系数αf与频率f的关系曲线在主能量频段处的斜率S采用以下公式计算:S=ΔαfΔf]]>其中,Δαf为剪切波在主能量频段衰减系数的变化量,Δf为剪切波主能量频段的区段长。6.根据权利要求1所述的一种弯曲元测试岩土工程材料小应变粘弹性参数的方法,其特征是:测试时尽量保持所述柱型试样悬空。7.用于实施权利要求1~6任一所述方法的一种弯曲元测试岩土工程材料小应变粘弹性参数的装置,其特征在于:包括测试试样(1)、接收弯曲元(2)、激励弯曲元(3)、泡沫棒(5)、信号发生器(6)、功率放大器(7)、电荷放大器(8)和示波器(9),测试试样(1)通过泡沫棒(5)放置在平面上,测试试样(1)的两端分别连接有接收弯曲元(2)和激励弯曲元(3),接收弯曲元(2)和激励弯曲元(3)的压电陶瓷片(4)均插入到测试试样(1)中,接收弯曲元(2)经电荷放大器(8)与示波器(9)连接,激励弯曲元(3)经功率放大器(7)与示波器(9)连接,功率放大器(7)与信号发生器(6)连接。8.根据权利要求7所述的一种弯曲元测试岩土工程材料小应变粘弹性参数的装置,其特征在于:所述的接收弯曲元(2)和激励弯曲元(2)的压电陶瓷\t片(4)插入到测试试样(1)的深度相同。9.根据权利要求7所述的一种弯曲元测试岩土工程材料小应变粘弹性参数的装置,其特征在于:所述的测试试样(1)呈柱状,长短径比大于3。10.根据权利要求7所述的一种弯曲元测试岩土工程材料小应变粘弹性参数的装置,其特征在于:所述的柱状测试试样(1)由两根泡沫棒(5)支起,两个支点位置分别为测试试样(1)两端离端面0.2倍总试样长处。
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