基于分形理论的玻璃纤维增强树脂复合材料-混凝土组合梁损伤特性

摘要

工程实际中,玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRP)-混凝土组合梁往往出现较大的损伤而破坏,有必要对其破坏过程进行研究.为了研究此类构件的损伤特性,通过声发射仪器对1片GFRP工字梁和6片不同螺栓连接的GFRP-混凝土组合梁的四点弯曲试验加载的全过程进行了监测.并基于分形理论对试验梁加载过程的声发射能量信号进行了相空间重构,计算了试验梁各加载阶段的声发射能量信号分形维数值.研究表明,试验梁的声发射能量时间序列具有分形特征,且关联维数可很好地描述GFRP-混凝土组合梁损伤破坏的整个阶段;归纳各试验梁的声发射能量时间序列分维曲线的演化模式:纯弯段区域的损伤演化模式为"早期峰"至"低幅波动";剪跨区的损伤演化模式为"低幅波动"至"持续高幅波动";将试验梁加载过程的试验现象与分维值的演化相对照,则可将分维值的"持续高幅波动"作为试验梁失稳的前兆.根据关联维数,提出"损伤预警"的可能.其相应的分维值出现"持续高幅波动",则损伤"预警点"出现,结构的承载力已达到其极限的70％左右,需要加强监测.