[发明专利]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

摘要

本发明公开了一种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。过程首先制备柱型试样，测试获得其密度；柱型试样搁置在泡沫棒上，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试样内相同深度；激励弯曲元激励发出脉冲信号，信号经柱型试样中传播和反射，被接收弯曲元记录接收，将发出的激励信号和接收信号经处理后获得包括弹性参数和阻尼比在内的粘弹性参数。与现有材料粘弹性参数测试方法相比，本发明具备测试小应变粘弹性参数的能力，且具有测试装置简单，测试效率高，物理关系明确等优点。

主权项

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；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：其中，V_s为岩土工程材料剪切波传播速度，S表示衰减系数α^f与频率f的关系曲线在主能量频段处的斜率；所述衰减系数α^f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：其中，Δα^f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；采用以下公式获得不同频率所对应的衰减系数α^f：先从接收到的时域信号中区分出反射后先后到达的剪切波，并将每次信号取等长时段通过离散傅里叶变换方法转换到频域中，再将先后到达剪切波中各振动频率的能量衰减情况均由下式进行计算：——第i次到达剪切波信号在频域中各频率f所对应的振幅；——第j次到达剪切波信号在频域中各频率f所对应的振幅；α^f——各频率f所对应波动的衰减系数；i、j表示先后到达接收端剪切波的序数，L为柱型试样的长度。