·1078· 工程科学学报，第38卷，第8期 1.0ra 10r) 4 应力应变曲线 应力应变出线 0.8 振铃计数 0.8 振铃计数 3 0.6 3 0.6 12 0.4 0.4 0.2 1感 0.2 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0.2 0.40.6 0.8 相对应力水平 相对应力水平 20 1.0r(d 710 应力应变曲线 应力应变曲线 0.8 振铃计数 16 0.8 振铃计数 P 0.6 12 0.6 6 0.4 0.2 0.2 040.6 0.8 1.0 0.20.40.6 0.8 相对应力水平 相对应力水平 图3不同腐蚀龄期声发射数量随相对应力水平变化柱状图.(a)0d:(b)20d:(c)40d:(d)80d Fig.3 Histograms of acoustic emission number with relative stress level at different erosion periods:(a)0d;(b)20d:(c)40d:(d)80d 事件集中，最后出现局部破坏网 式中，D为受荷损伤因子，E,为腐蚀一段时间的弹性 随着腐蚀时间的增加，试件受腐蚀程度加重，加载 模量. 过程中声发射事件数量开始急剧上升的突变点出现得 用腐蚀和受荷总损伤变量D表示的混凝土腐蚀 更早，未腐蚀和腐蚀80d的试件分别加载到相对应力 受荷应力一应变关系为陶 水平0.6~0.8和0.4~0.7时声发射密集出现，表明 o=E。(1-D）e, (4) 腐蚀后期，试件在较小的应力水平下就开始加速破坏. 其中 D.=D,+D-DD. (5) 2.3基于声发射特征的受腐蚀混凝土损伤演化分析 式中，D,为腐蚀引起的损伤因子，E。为未受腐蚀时的弹 材料在承受荷载的过程中，内部缺陷萌生、拓展演 性模量，D,D为耦合项. 化，为了分析该过程的损伤演化规律，Kachanov将损失 随着腐蚀时间的增加，混凝土结构的力学性能逐 变量定义为叨 渐降低，为了能够反映材料内部的劣化程度，选取便于 Aa D二A (1) 测量的弹性模量作为损伤变量，定义硫酸盐干湿循环 腐蚀引起的损伤 式中，A为承载断面上微缺陷的所有面积，A为初始无 (6) 损时的断面积. =1会 在此基础上，刘保县等叨选用振铃计数和累积振 由式(2)、式(5)和式(6)可得到混凝土腐蚀受荷的总 铃计数描述单轴压缩岩石材料损伤特性，推导得出 损伤演化方程为 (2) D.=1-E.Co-Ca (7) E。C。 式中，C。为无损材料整个截面A完全破坏的累积声发 当仅考虑腐蚀损伤时，加载累积振铃计数C:=0, 射振铃计数，C:为断面损伤面积达A,时累积声发射振 此时D。=D:当仅考虑受荷损伤时，E,=E。,此时D。= 铃计数.本文将试件加载到峰值强度视为破坏，即试 D.图4为利用试验数据由式(7)计算得到的混凝土 件达到峰值破坏的累积声发射振铃计数记为C。· 材料腐蚀受荷损伤模型演化曲线. 将硫酸盐干湿循环引起的腐蚀损伤后的状态作为 利用声发射累积振铃计数来表征混凝土损伤演化 第一种损伤状态，腐蚀后受荷引起的损伤状态作为第 规律能够较好地描述腐蚀损伤对混凝土性能的影响 二种损伤状态，应用由Lemaitre应变等价原理推广后 由图4可以看出：对于受疏酸盐腐蚀的试件，腐蚀引起 的应变等价圆，可得材料内部腐蚀受荷损伤本构关 混凝土材料内部初始损伤的形成，且随着腐蚀的进行 系为 初始损伤不断增大.腐蚀20d时，腐蚀产物起到填充 o=E,(1-D)E. (3) 微孔隙的密实作用，混凝土性能得到强化（图4中损伤工程科学学报，第 38 卷，第 8 期 图 3 不同腐蚀龄期声发射数量随相对应力水平变化柱状图． ( a) 0 d; ( b) 20 d; ( c) 40 d; ( d) 80 d Fig． 3 Histograms of acoustic emission number with relative stress level at different erosion periods: ( a) 0 d; ( b) 20 d; ( c) 40 d; ( d) 80 d 事件集中，最后出现局部破坏［15］． 随着腐蚀时间的增加，试件受腐蚀程度加重，加载 过程中声发射事件数量开始急剧上升的突变点出现得 更早，未腐蚀和腐蚀 80 d 的试件分别加载到相对应力 水平 0. 6 ～ 0. 8 和 0. 4 ～ 0. 7 时声发射密集出现，表明 腐蚀后期，试件在较小的应力水平下就开始加速破坏． 2. 3 基于声发射特征的受腐蚀混凝土损伤演化分析 材料在承受荷载的过程中，内部缺陷萌生、拓展演 化，为了分析该过程的损伤演化规律，Kachanov 将损失 变量定义为［17］ D = Ad A ． ( 1) 式中，Ad为承载断面上微缺陷的所有面积，A 为初始无 损时的断面积． 在此基础上，刘保县等［17］选用振铃计数和累积振 铃计数描述单轴压缩岩石材料损伤特性，推导得出 D = Cd C0 ． ( 2) 式中，C0为无损材料整个截面 A 完全破坏的累积声发 射振铃计数，Cd为断面损伤面积达 Ad时累积声发射振 铃计数． 本文将试件加载到峰值强度视为破坏，即试 件达到峰值破坏的累积声发射振铃计数记为 C0 ． 将硫酸盐干湿循环引起的腐蚀损伤后的状态作为 第一种损伤状态，腐蚀后受荷引起的损伤状态作为第 二种损伤状态，应用由 Lemaitre 应变等价原理推广后 的应变等价［18］，可得材料内部腐蚀受荷损伤本构关 系为 σ = Et ( 1 － D) ε． ( 3) 式中，D 为受荷损伤因子，Et 为腐蚀一段时间的弹性 模量． 用腐蚀和受荷总损伤变量 Dm表示的混凝土腐蚀 受荷应力--应变关系为［18］ σ = E0 ( 1 － Dm ) ε， ( 4) 其中 Dm = Dt + D － DtD． ( 5) 式中，Dt为腐蚀引起的损伤因子，E0为未受腐蚀时的弹 性模量，DtD 为耦合项． 随着腐蚀时间的增加，混凝土结构的力学性能逐 渐降低，为了能够反映材料内部的劣化程度，选取便于 测量的弹性模量作为损伤变量，定义硫酸盐干湿循环 腐蚀引起的损伤 Dt = 1 － Et E0 ． ( 6) 由式( 2) 、式( 5) 和式( 6) 可得到混凝土腐蚀受荷的总 损伤演化方程为 Dm = 1 － Et E0 C0 － Cd C0 ． ( 7) 当仅考虑腐蚀损伤时，加载累积振铃计数 Cd = 0， 此时 Dm = Dt ; 当仅考虑受荷损伤时，Et = E0，此时 Dm = D． 图 4 为利用试验数据由式( 7) 计算得到的混凝土 材料腐蚀受荷损伤模型演化曲线． 利用声发射累积振铃计数来表征混凝土损伤演化 规律能够较好地描述腐蚀损伤对混凝土性能的影响． 由图 4 可以看出: 对于受硫酸盐腐蚀的试件，腐蚀引起 混凝土材料内部初始损伤的形成，且随着腐蚀的进行 初始损伤不断增大． 腐蚀 20 d 时，腐蚀产物起到填充 微孔隙的密实作用，混凝土性能得到强化( 图4 中损伤 · 8701 ·