基于相似性判定的混凝土抗压强度检测方法及系统与流程
本发明涉及混凝土检测技术领域，具体地说，涉及一种基于相似性判定的混凝土抗压强度检测方法及系统。
背景技术：
抗压强度作为混凝土的一个重要指标，在采用压力法对其进行其进行检测时，遵循如下步骤进行：(1)制作试件；(2)借助压力机对试件进行施压；(3)记录试件被破坏的临界压力值，基于该临界压力值即可较佳地获取混凝土的抗压强度。
现有压力法检测中，需要对压力机的加荷速度进行控制，若加荷速度过快则会导致检测结果偏大，若加荷速度过慢则易导致试块易受损坏。目前在对加荷速度的控制上，均是通过两段式控制；第一段为开始检测时，此时按照经验赋予压力机一个设定的加荷速度；第二段为混凝土出现较大形变时，此时按照经验赋予压力机一个设定的较慢的加荷速度。现有的对加荷速度的调整方法，
技术实现要素：
本发明提供了一种基于相似性判定的混凝土抗压强度检测方法，其能够克服现有技术的某种或某些缺陷。
根据本发明的基于相似性判定的混凝土抗压强度检测方法，其包括如下步骤：
步骤s1、构建参考样本集s
该步骤中，s＝{si|i＝1，2，3，...，m}，si表示参考样本集s中的第i个参考样本；si＝(pi，qi)，pi为参考样本si的临界压力值，qi为参考样本si的应变序列；qi＝{(dij，fj)|i＝1，2，3，...，m；j＝1，2，3，...，n}，n为应变序列qi的序列长度，dij为应变序列qi中第j个点对应的应变量，fj为应变序列qi中第j个点对应的压力值；对于任一参考样本si，f1取值均一致，且任意相邻的点均存在fj-fj-1＝c，c为设定压力间隔值；
步骤s2、获取当前所检测对象的实时应变序列
该步骤中，依据压力间隔序列f获取当前所检测对象在每个对应点处的实时应变量dh，进而构建所检测对象的实时应变序列qx；qx＝{(dh，fj)|h＝1，2，3，...，t；j＝1，2，3，...，t}，ft表示所检测对象的当前压力值pt对应压力间隔序列f中的点值，dt表示所检测对象对应点ft的实时应变量；
步骤s3、将实时应变序列与参考样本集进行相似性匹配获取预测临界压力值
该步骤中，基于欧式距离将实时应变序列qx与参考样本集s进行相似性匹配，进而获取相似参考样本；之后，以相似参考样本的对应临界压力值作为所检测对象的预测临界压力值pd；
步骤s4、基于预测临界压力值pd及当前压力值pt，计算加荷速度v；
步骤s5、计算当前所检测对象的抗压强度
该步骤中，以步骤s4中获取的加荷速度向所检测对象加载负荷，直至获取所检测对象的实际临界压力值px，并以该实际临界压力值计算所检测对象的抗压强度；
步骤s6、将前所检测对象的数值集合(px，qx)更新至参考样本集中。
通过步骤s1-s6，使得在对任意所检测对象进行抗压强度检测时，均能够基于相似性算法与已知的参考样本si进行匹配，故而能够较佳地依据所匹配的相似参考样本对当前所检测对象的临界压力值进行预测，之后能够依据预测临界压力值pd对压力机的加荷速度v进行调节，故而能够较佳地实现在对混凝土检测的全过程中实现对压力机加荷速度的实时调节，故而能够较佳地保证检测结果的精确性。
作为优选，步骤s1中，对于任一参考样本si均存在，fn≤α·pi≤fn+c，α为设定压力系数，0.5≤α＜1。该种设定是基于，在混凝土试件未被破坏时，其应变量与其所承受的压力值能够呈一个较佳的线性关系，而在混凝土试件临近破坏时，无法较佳地保持该线性关系，故而通过设定压力系数α，使得任一参考样本si的应变序列qi中仅保留线性度较好的部分序列，故而能够较佳地提升本实施例方法的科学性及准确性。
作为优选，步骤s2中，每增加一个点值均对实时应变序列qx进行更新。故而能够较佳地实现实时应变序列qx的逐步更新。
作为优选，步骤s3中，实时应变序列qx每次更新后均对步骤s3和步骤s4进行重复。故而能够较佳地实现预测临界压力值pd和加荷速度v的实时更新。
作为优选，步骤s3中，实时应变序列qx与参考样本si的欧式距离δdi为
作为优选，步骤s4中，加荷速度v的计算公式为，v＝(pd-pt)/t，t为设定时间参数。基于此，使得加荷速度v能够呈现出一个连续地逐渐降低的趋势，也即在越接近预测临界压力值pd则加荷速度v越低故能够有效地避免因加荷速度过大而导致的检测结果偏大。此外，由于本实施例中的加荷速度v的改变为连续式逐渐降低式改变，故也较佳地防止因需要频发加压而导致所检测对象出现损坏的情形。
作为优选，步骤s4中，当pt≤β·pd时，加荷速度v设定为固定加荷速度v′，β为设定阈值系数。通过该种设定，使得在所检测对象接近预测临界压力值pd时能够按照固定的加载速度运行，故而能够较佳地防止因所检测对象的实际实际临界压力值px大于预测临界压力值pd而导致的检测无法继续进行。
此外本发明还提供了一种基于相似性判定的混凝土抗压强度检测系统，其用于实现任一上述的混凝土抗压强度检测方法；其包括存储单元、处理单元、压力检测单元、形变检测单元、压力施加单元和压力控制单元；
存储单元用于实现步骤s1中的参考样本集s的存储，处理单元用于实现数据处理，压力检测单元用于实现当前压力值pt的检测，形变检测单元用于实时应变量dt的检测，压力施加单元用于向所检测对象施加压力，压力控制单元用于控制压力施加单元的加荷速度v。
通过本发明中的系统能够较佳地实现对所检测对象的抗压强度检测。
附图说明
图1为实施例1中的混凝土抗压强度检测方法的流程示意图；
图2为实施例1中的混凝土抗压强度检测系统的框图示意图；
图3为实施例1中的形变检测装置的结构示意图；
图4为实施例1中的形变检测装置的结构示意图；
图5为实施例1中的第一定滑轮、第二定滑轮和第三定滑轮的结构示意图；
图6为实施例1中的第一动滑轮的结构示意图；
图7为实施例1中的第二动滑轮与第三动滑轮的结构示意图；
图8为实施例1中的拉力传递组件的结构示意图；
图9为实施例1中的固定组件的结构示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。应当理解的是，实施例仅仅是对本发明进行解释而并非限定。
实施例1
结合图1所示，本实施例提供了一种基于相似性判定的混凝土抗压强度检测方法，其包括如下步骤：
步骤s1、构建参考样本集s
该步骤中，s＝{si|i＝1，2，3，...，m}，si表示参考样本集s中的第i个参考样本；si＝(pi，qi)，pi为参考样本si的临界压力值，qi为参考样本si的应变序列；qi＝{(dij，fj)|i＝1，2，3，...，m；j＝1，2，3，...，n}，n为应变序列qi的序列长度，dij为应变序列qi中第j个点对应的应变量，fj为应变序列qi中第j个点对应的压力值；对于任一参考样本si，f1取值均一致，且任意相邻的点均存在fj-fj-1＝c，c为设定压力间隔值；
步骤s2、获取当前所检测对象的实时应变序列
该步骤中，依据压力间隔序列f获取当前所检测对象在每个对应点处的实时应变量dh，进而构建所检测对象的实时应变序列qx；qx＝{(dh，fj)|h＝1，2，3，...，t；j＝1，2，3，...，t}，ft表示所检测对象的当前压力值pt对应压力间隔序列f中的点值，dt表示所检测对象对应点ft的实时应变量；
步骤s3、将实时应变序列与参考样本集进行相似性匹配获取预测临界压力值
该步骤中，基于欧式距离将实时应变序列qx与参考样本集s进行相似性匹配，进而获取相似参考样本；之后，以相似参考样本的对应临界压力值作为所检测对象的预测临界压力值pd；
步骤s4、基于预测临界压力值pd及当前压力值pt，计算加荷速度v；
步骤s5、计算当前所检测对象的抗压强度
该步骤中，以步骤s4中获取的加荷速度向所检测对象加载负荷，直至获取所检测对象的实际临界压力值px，并以该实际临界压力值计算所检测对象的抗压强度；
步骤s6、将前所检测对象的数值集合(px，qx)更新至参考样本集中。
通过步骤s1-s6，使得在对任意所检测对象进行抗压强度检测时，均能够基于相似性算法与已知的参考样本si进行匹配，故而能够较佳地依据所匹配的相似参考样本对当前所检测对象的临界压力值进行预测，之后能够依据预测临界压力值pd对压力机的加荷速度v进行调节，故而能够较佳地实现在对混凝土检测的全过程中实现对压力机加荷速度的实时调节，故而能够较佳地保证检测结果的精确性。
其中，在步骤s1中，能够构建参考样本集s，参考样本集s中的每个参考样本si均具有用于表征该样本实际临界压力值的临界压力值pi特征、以及用于表征该样本的应变量与压力值变化关系的应变序列qi特征。基于此使得，在步骤s3中进行相似匹配时，只需要找出与所检测对象的实时应变序列最近似的应变序列qi，之后以相应临界压力值pi作为预测临界压力值pd即可较佳地实现对所检测对象的临界压力值的预测。
本实施例中，应变序列qi的特征选取为应变量与所施加压力间关系的特征序列，这是由于时间的应变量与所承受压力间存在一个线性关系，故而能够较佳地实现特征序列的构建。为此，在步骤s1中，每个参考样本si的应变序列中的数列{fj|j＝1，2，3，...，n}的初始值及间隔值均一致，故而使得所有m个参考样本si的应变序列qi能够基于同一基准进行构建，故而能够较佳地便于后期的相似性匹配。
其中，步骤s1中的压力间隔值c能够按照压力机的最小分度值的整数倍(如100倍)设定。
本实施例的步骤s2中，能够在对所检测对象进行压力试验的过程中，实时构建实时应变序列qx，且能够随着压力试验的进行，对实时应变序列qx进行实时更新，故而地实现对预测临界压力值pd的实时校正。
本实施例的步骤s3中，在对所检测对象进行压力试验的初始时，能够一个设定的加荷速度进行施压，在实时应变序列qx存在数据后，即可较佳地依据步骤s3进行相似匹配，故而能够较佳地实现预测临界压力值pd的获取。
通过步骤s4，使得加荷速度v能够同时与预测临界压力值pd及当前压力值pt相关，故而能够较佳地实现对加荷速度v的调节。
此外，通过步骤s6，能够较佳地实现对参考样本集s的扩充，故而使得本实施例中的方法能够具备较佳的学习能力。
在本实施例的步骤s1中，对于任一参考样本si均存在，fn≤α·pi≤fn+c，α为设定压力系数，0.5≤α＜1。该种设定是基于，在混凝土试件未被破坏时，其应变量与其所承受的压力值能够呈一个较佳的线性关系，而在混凝土试件临近破坏时，无法较佳地保持该线性关系，故而通过设定压力系数α，使得任一参考样本si的应变序列qi中仅保留线性度较好的部分序列，故而能够较佳地提升本实施例方法的科学性及准确性。
本实施例中，为了兼顾应变序列qi的线性度和特征的完整度，压力系数α能够取值为0.85。
在本实施例的步骤s2中，每增加一个点值均对实时应变序列qx进行更新。故而能够较佳地实现实时应变序列qx的逐步更新。
在本实施例的步骤s3中，实时应变序列qx每次更新后均对步骤s3和步骤s4进行重复。故而能够较佳地实现预测临界压力值pd和加荷速度v的实时更新。
在本实施例的步骤s3中，实时应变序列qx与参考样本si的欧式距离δdi为
通过上述，能够较佳地实现相似性匹配，且通过引入加权计算的方式，使得相似性匹配的结果更为科学。
其中，y能够选取3-10。本实例中y取值为5。
在本实施例的步骤s4中，加荷速度v的计算公式为，v＝(pd-pt)/t，t为设定时间参数。基于此，使得加荷速度v能够呈现出一个连续地逐渐降低的趋势，也即在越接近预测临界压力值pd则加荷速度v越低故能够有效地避免因加荷速度过大而导致的检测结果偏大。此外，由于本实施例中的加荷速度v的改变为连续式逐渐降低式改变，故也较佳地防止因需要频发加压而导致所检测对象出现损坏的情形。
其中，t能够为一个固定值如300s。
在本实施例的步骤s4中，当pt≤β·pd时，加荷速度v设定为固定加荷速度v′，β为设定阈值系数。通过该种设定，使得在所检测对象接近预测临界压力值pd时能够按照固定的加载速度运行，故而能够较佳地防止因所检测对象的实际实际临界压力值px大于预测临界压力值pd而导致的检测无法继续进行。
其中，β的取值能够为0.85-0.95；其中，固定加荷速度v′能够设定为最近一次所设定的加荷速度v。
结合图2所示，为实现本实施例的方法，本实施例还提供了一种基于相似性判定的混凝土抗压强度检测系统，其包括存储单元、处理单元、压力检测单元、形变检测单元、压力施加单元和压力控制单元；
存储单元用于实现步骤s1中的参考样本集s的存储，处理单元用于实现数据处理，压力检测单元用于实现当前压力值pt的检测，形变检测单元用于实时应变量dt的检测，压力施加单元用于向所检测对象施加压力，压力控制单元用于控制压力施加单元的加荷速度v。
通过本实施例中的系统能够较佳地实现对所检测对象的抗压强度检测。
本实施例中，所检测对象能够为例如按照现行标准制备的混凝土试件，压力施加单元、压力检测单元和压力控制单元能够均通过现有的相应混凝土压力机实现，处理单元能够基于单片机或者plc实现，存储单元能够基于存储器实现。
此外，本实施例中的形变检测单元所检测的应变量为横向尺寸和纵向尺寸之和。以立方体型的混凝土试件而言，本实施例中的应变量指的是其长、宽及高三个方向上的形变量之和。
此外，本实施例中，采用光栅传感器对每个方向上的应变量进行检测，对于任一方向上的应变量δl具有公式：
结合图3及4所示，本实施例在运用于立方体型的混凝土试件时，形变检测单元包括一形变检测装置300，形变检测装置300具有用于分别对混凝土试件高度、长度和宽度方向的应变量进行检测的高度检测机构310、长度检测机构320和宽度检测机构330。
高度检测机构310具有第一支撑框架311，第一支撑框架311内部设置第一定滑轮312和第一动滑轮313；第一定滑轮312固定设于第一支撑框架311的上方，第一动滑轮313沿高度方向可滑动地设于第一支撑框架311的下方。
长度检测机构320具有第二支撑框架321，第二支撑框架321沿长度方向设于第一支撑框架311的中部，第二支撑框架321内部设置第二定滑轮322和第二动滑轮323；第二定滑轮322固定设于第二支撑框架321内侧，第二动滑轮323沿长度方向可滑动地设于第二支撑框架321外侧。
宽度检测机构330具有第三支撑框架331，第三支撑框架331沿宽度方向设于第一支撑框架311的中部，第三支撑框架331内部设置第三定滑轮332和第三动滑轮333；第三定滑轮332固定设于第三支撑框架331内侧，第三动滑轮333沿宽度方向可滑动地设于第三支撑框架331外侧。
第一定滑轮312和第一动滑轮313间设置有首位相连的第一应变绳314，第二定滑轮322和第二动滑轮323间设置有首位相连的第二应变绳324，第三定滑轮332和第三动滑轮333间设置有首位相连的第三应变绳334；对应光栅传感器分别敷设于第一应变绳314、第二应变绳324和第三应变绳334处，第一应变绳314、第二应变绳324和第三应变绳334能够采用钢绞绳。通过采用此种设置使得，第一应变绳314、第二应变绳324和第三应变绳334在对应的滑轮组间能够具备缠绕股数，故而能够较佳地对应变量进行放大，放大倍数及对应的股数，故而便于应变量的测量。
结合图5所示，第一定滑轮312、第二定滑轮322和第三定滑轮332的结构一致，其均包括定滑轮支撑框510和定滑轮体520，定滑轮体520可转动地设于定滑轮支撑框510内；定滑轮支撑框510两侧均形成用于与第一支撑框架311、第二支撑框架321或第三支撑框架331固定连接的定滑轮框连接柱511。
结合图6所示，第一动滑轮313包括第一动滑轮支撑框610和第一动滑轮体620，第一动滑轮体620可转动地设于第一动滑轮支撑框610内；第一动滑轮支撑框610两侧均形成用于伸出第一支撑框架311的压力受力部611，第一支撑框架311处沿高度方向设有第一条形槽311a，压力受力部611与第一条形槽311a可滑动地配合；压力受力部611伸出于第一条形槽311a的部分设置压力受力部配合通孔611a，第一支撑框架311外侧设置穿过压力受力部配合通孔611a的第一受力杆315，第一受力杆315位于压力受力部611上方处螺纹连接有第一受力杆调节螺母316。
基于此结构使得，在设置形变检测装置300时，能够保持第一支撑框架311底部与混凝土试件底部平齐，之后调节第一受力杆调节螺母316使得第一受力杆315上部与混凝土试件上部平齐。之后在对混凝土试件施压时，第一受力杆315能够因混凝土试件在高度方向上发生形变而受到压力机的挤压故而带动第一动滑轮313下行，从而使得第一应变绳314产生形变，通过对应的光栅传感器即可对该应变量进行检测。
结合图7所示，第二动滑轮323与第三动滑轮333的结构一致，其均包括动滑轮支撑框710和动滑轮体720，动滑轮体720可转动地设于动滑轮支撑框710内；动滑轮支撑框710两侧均形成用于与第二支撑框架321或第三支撑框架331配合的滑行柱711，第二支撑框架321与第三支撑框架331处分别设置用于与对应滑行柱711滑动配合的第二条形槽321a和第三条形槽331a。此外，动滑轮支撑框710的外端处还设置呈u型的拉力受力部712。
结合图8所示，拉力受力部712处固定设置拉力传递组件340；拉力传递组件340具有第二受力杆810，第二受力杆810与拉力受力部712固定连接；第二受力杆810处可滑动地设有调节爪820，调节爪820具有用于与混凝土试件对应侧面配合的调节爪体821，第二受力杆810位于调节爪820外侧处还螺纹连接第二受力杆调节螺母830。
基于此使得，在设置形变检测装置300时，能够通过调节第二受力杆调节螺母830使得调节爪体821与混凝土试件对应侧面贴合，之后混凝土试件在长度和宽度方向上的应变能够较佳地通过拉力受力部712传递至第二应变绳324和第三应变绳334处，通过对应的光栅传感器即可对该应变量进行检测。
此外，第二受力杆810位于第二支撑框架321与第三支撑框架331的外侧处还能够设置动滑轮支撑框调节螺母，故而能够较佳地实现对第二动滑轮323或第三动滑轮333位置的调节。这使得能够较佳地实现对第二应变绳324或第三应变绳334的紧绷度的调节，故而能够较佳地提升测量精度。
结合图9所示，第二支撑框架321与第三支撑框架331的外端处还均设置固定组件350；固定组件350包括固定杆910，固定杆910一端设置固定爪920,另一端设置挡片930；挡片930与固定爪920间可活动地设置固定环940，固定环940具有外螺纹，挡片930与间设置压缩弹簧950；第二支撑框架321与第三支撑框架331的对应处设有用于安装固定组件350的安装盲孔210，安装盲孔210的外段用于与固定环940螺纹配合，固定杆910与安装盲孔210可滑动配合。通过此种形式，使得能够较佳地实现第二支撑框架321与第三支撑框架331的外端与混凝土试件对应侧面的快速固定。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。
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