混凝土構(gòu)件裂縫擴(kuò)展路徑的分形分析方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及混凝土構(gòu)件裂縫擴(kuò)展路徑的分形分析方法，步驟如下：(1)對(duì)混凝土構(gòu)件實(shí)際開裂荷載值進(jìn)行計(jì)算，并據(jù)此進(jìn)行分級(jí)加載，在外荷載值達(dá)到開裂荷載附近時(shí)，減小荷載的增速；(2)采集每次加載時(shí)混凝土構(gòu)件表面的裂縫圖像信息；(3)對(duì)圖像進(jìn)行清晰化處理，然后選取一條主裂縫，對(duì)應(yīng)的找出每級(jí)加載時(shí)的主裂縫圖像；(4)根據(jù)被覆定義的計(jì)盒法做細(xì)化分割處理后計(jì)算出每次加載的主裂縫的基本參數(shù)N(r)、r，再由計(jì)算機(jī)回歸求出分形維數(shù)值D；(5)在經(jīng)處理的裂隙圖像上建立坐標(biāo)，定出一些插值數(shù)據(jù)點(diǎn)，并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分形插值計(jì)算模擬則得出混凝土構(gòu)件裂縫的長度、形態(tài)特征模擬預(yù)測并保存模擬結(jié)果。本發(fā)明能更加準(zhǔn)確地獲取混凝土構(gòu)件的破壞規(guī)律。
【專利說明】
混凝土構(gòu)件裂縫擴(kuò)展路徑的分形分析方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于城市建筑結(jié)構(gòu)工程健康監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫 擴(kuò)展路徑的分析方法，特別是一種基于分形幾何理論的混凝土結(jié)構(gòu)裂縫擴(kuò)展路徑的軟件模 擬試驗(yàn)的分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 混凝土是脆性材料，由于成型缺陷、氣溫變化、溫度應(yīng)力、外荷載作用以及化學(xué)腐 蝕等很容易產(chǎn)生裂紋。裂紋嚴(yán)重影響混凝土構(gòu)件的強(qiáng)度及耐久性，由于裂紋的產(chǎn)生，會(huì)加劇 鋼筋的銹蝕降低鋼筋混凝土構(gòu)件的承載能力。鋼筋混凝土構(gòu)件裂紋擴(kuò)展路徑的研究，對(duì)探 討損傷對(duì)構(gòu)件耐久性的影響，建立相應(yīng)的抗裂和提高耐久性的措施，在現(xiàn)實(shí)工程中具有現(xiàn) 實(shí)意義。
[0003] 目前混凝土結(jié)構(gòu)損傷程度的判斷是調(diào)查結(jié)構(gòu)構(gòu)件開裂的原因，評(píng)價(jià)其對(duì)結(jié)構(gòu)安全 性、耐久性和功能性的影響，測定裂縫寬度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和變形，監(jiān)視裂縫寬度的變化進(jìn)而確 定維護(hù)補(bǔ)強(qiáng)的方法?；炷两Y(jié)構(gòu)在荷載和非荷載作用下?lián)p傷裂紋形態(tài)具有隨機(jī)不規(guī)則性， 對(duì)其數(shù)量化評(píng)價(jià)一直是棘手的問題。橫截線交叉法(Traverse method)只能測出混凝土構(gòu) 件裂縫的數(shù)量以及每條裂縫的寬度，而構(gòu)件裂縫的數(shù)量及裂縫的寬度表達(dá)不清裂縫的不規(guī) 則的幾何形態(tài)，也不能揭示裂縫擴(kuò)展路徑的演化發(fā)展，所以定量評(píng)價(jià)裂縫的幾何形態(tài)和擴(kuò) 展等不規(guī)則離散特征不準(zhǔn)確，多數(shù)場合不得不采用裂縫多或少、疏或密等模糊的描述方式。 目前在混凝土結(jié)構(gòu)損傷推定、損傷形態(tài)評(píng)價(jià)方面還沒有建立確實(shí)有效的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)定量評(píng)價(jià)裂縫的幾何形態(tài)和擴(kuò)展等不規(guī)則離散特征不準(zhǔn)確的問題， 本發(fā)明旨在提供一種準(zhǔn)確有效的混凝土損傷推定、損傷形態(tài)評(píng)價(jià)方法。應(yīng)用分形理論研究 混凝土結(jié)構(gòu)幾何損傷形態(tài)，分析分維解析的適用條件，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)損傷開裂作了定量化 解析，采用分形插值方法對(duì)混凝土裂縫的擴(kuò)展進(jìn)行插值計(jì)算，得到裂縫擴(kuò)展的細(xì)觀結(jié)構(gòu)。從 而為混凝土結(jié)構(gòu)損傷推定、損傷形態(tài)評(píng)價(jià)方面提供新的解析手段。
[0005] 本發(fā)明所述混凝土構(gòu)件裂縫擴(kuò)展路徑的分形分析方法，步驟如下：
[0006] (1)對(duì)混凝土構(gòu)件實(shí)際開裂荷載值進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算得到的實(shí)際開裂荷載值進(jìn) 行分級(jí)加載，在外荷載值達(dá)到開裂荷載附近時(shí)，減小荷載的增速，并做好荷載記錄；
[0007] (2)在混凝土構(gòu)件表面安裝圖像讀取儀器，在加載過程中，用所述的圖像讀取儀采 集每次加載時(shí)混凝土構(gòu)件表面的裂縫圖像信息，將采集到的圖像信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)綀D像處理 裝置；
[0008] (3)對(duì)分級(jí)加載采集到的圖像信息經(jīng)過圖像處理裝置進(jìn)行清晰化處理，在經(jīng)處理 過的裂縫圖像中選取一條主裂縫，對(duì)應(yīng)的找出每級(jí)加載時(shí)的主裂縫圖像歸在一起；
[0009] (4)根據(jù)被覆定義的計(jì)盒法做細(xì)化分割處理后計(jì)算出每次加載的主裂縫的基本參 數(shù)N(r)、r，其中r代表正方形邊長，N(r)代表正方形個(gè)數(shù)，再由計(jì)算機(jī)回歸求出分形維數(shù)值D 并保存；
[0010] (5)在經(jīng)處理的裂隙圖像上建立坐標(biāo)，定出一些插值數(shù)據(jù)點(diǎn)，并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分 形插值計(jì)算模擬則得出混凝土構(gòu)件裂縫的長度、形態(tài)特征模擬預(yù)測并保存模擬結(jié)果。
[0011] 進(jìn)一步的，步驟（1)中混凝土構(gòu)件實(shí)際開裂荷載值的計(jì)算方法：開裂荷載
，式中，fr為混凝土彎曲抗拉強(qiáng)度，對(duì)于普通混凝土=0.62#，其中fc'為混凝 土強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，18為關(guān)于重心軸的截面慣性矩，yt為中和軸到受拉邊緣的距離。
[0012] 步驟(1)中分級(jí)加載依次遞增2-5kN。
[0013]步驟⑴中在外荷載達(dá)到與開裂荷載的差值相近5kN時(shí)，減小荷載的增速，荷載依 次遞增1 _2kN直到開裂荷載值。
[0014] 步驟（1)中每次加荷載的過程持續(xù)10-20分鐘，以保證構(gòu)件裂隙的充分發(fā)展，當(dāng)裂 隙穩(wěn)定不再發(fā)展及各儀器的讀數(shù)穩(wěn)定后時(shí)再開始各項(xiàng)數(shù)據(jù)的記錄。
[0015] 進(jìn)一步的，步驟(2)裂縫圖像采集是每加一次荷載待裂隙開展穩(wěn)定后進(jìn)行采集。
[0016] 進(jìn)一步的，步驟(3)中把圖像信息傳輸?shù)綀D像處理裝置是指用圖像讀取儀掃描出 的圖像信息輸入到圖像處理裝置(PIAS)，并對(duì)圖像進(jìn)行清晰化處理，在裂隙圖像中找出其 主裂縫，并把這條裂縫在不同級(jí)荷載下的開裂圖像按順序歸集在一起。
[0017] 進(jìn)一步的，步驟(4)中對(duì)所選取的混凝土構(gòu)件主裂縫擴(kuò)展路徑的分形維數(shù)D的計(jì)算 方法為：
[0018] 用邊長由大到小變化的i種不同尺寸的正方形對(duì)所得到主裂縫進(jìn)行分割，然后統(tǒng) 計(jì)用每一種正方形分割后裂縫圖像上覆蓋裂隙的各種正方形個(gè)數(shù)，所述i 2 9;第一種正方 形邊長為^，以^為邊長的正方形完全覆蓋裂縫長度，對(duì)應(yīng)的正方形個(gè)數(shù)為N(n)，第i種正 方形邊長為為比例系數(shù)且0<k<l，對(duì)應(yīng)的第i種正方形分割后的覆蓋裂隙的 正方形數(shù)為N( ri)。
[0019] 以lnN(r)為縱坐標(biāo)，以lnr為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，以（lnri，lnN(ri))為坐標(biāo)，在坐標(biāo) 軸上描點(diǎn)，并根據(jù)所描的點(diǎn)進(jìn)行線性擬合得出一直線，該直線的斜率的絕對(duì)值即為所描述 混凝土構(gòu)件裂縫的分形維數(shù)D。
[0020] 進(jìn)一步的，步驟（5)中在裂隙圖像上建立坐標(biāo)的方法為：在經(jīng)處理的裂縫圖像上， 用邊長為裂縫長度
倍的單位網(wǎng)格將選取的裂縫均勻劃分，以裂縫的起裂點(diǎn)為坐標(biāo)原 點(diǎn)，以裂縫的開展方向?yàn)樽鴺?biāo)x，y的正方向，x表示裂縫的水平方向的長度，y表示裂縫的豎 直方向的長度。
[0021] 步驟（5)中插值數(shù)據(jù)點(diǎn)的確定方式，沿裂縫坐標(biāo)軸x或y的方向?qū)α芽p均分15-35 份，裂縫均分點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)即為所需的插值數(shù)據(jù)集合形如{( Xl，yi)eR2|i=〇，l，2，...，N}， 其中，XQ<X1<X2< . . . <XN，對(duì)應(yīng)于這個(gè)數(shù)據(jù)集合的插值函數(shù)滿足插值條件f(Xi)=yi，i = 0，1，2，? ? ?，N的映射f: [ xq，XN] -R的映射。
[0022]步驟(5)中混凝土裂縫分形插值的計(jì)算原理為：設(shè)插值區(qū)間I = [XQ，XN]，兩點(diǎn)區(qū)間 1』-1,產(chǎn)1^-1山]，插值區(qū)間長度1 =叉『叉()定義仿射變換1辦，7) = ^彳^))，]_ = 1，2，...， N，定義這個(gè)迭代函數(shù)系統(tǒng)IFS的吸引子G，G是連續(xù)函數(shù):f:I-[a，b]的圖像，滿足f(xi)=yi， i = 0,1，2, ? ? ?，N〇
[0023]考慮IFS{R2:Wn，n=l，2,. . .，N}，其中wn是具有如下形式的仿射變換：
[0030] L為插值區(qū)間長度，dn為縱向壓縮比，且dn<l，an，c n為放射變換矩陣的參數(shù)，en，fn 為仿射變換的位移因子，wp_wn為仿射變換。
[0031]本發(fā)明的有益效果是：
[0032] 1.本發(fā)明提供了一種混凝土構(gòu)件裂縫擴(kuò)展路徑的分析方法，該方法采用分形幾何 理論這一數(shù)學(xué)工具可以跳過損傷、斷裂知識(shí)的束縛，同時(shí)通過對(duì)混凝土構(gòu)件裂隙圖像信息 進(jìn)行實(shí)時(shí)采集，能夠獲得混凝土構(gòu)件在荷載作用下表面裂隙出現(xiàn)、擴(kuò)展以及其演化過程，與 其他數(shù)值模擬相比，更加準(zhǔn)確地獲取混凝土構(gòu)件的破壞規(guī)律。
[0033] 2.本發(fā)明所述分析方法獲得的混凝土裂縫的分形維數(shù)及其裂縫插值結(jié)果使得我 們可以從更微觀的角度對(duì)裂縫擴(kuò)展路徑進(jìn)行分析，對(duì)裂縫擴(kuò)展規(guī)律的認(rèn)識(shí)更加細(xì)觀、深刻。 通過裂隙圖像和插值數(shù)據(jù)結(jié)果的對(duì)比分析來看，兩者有著很高的相似度，由此可以用分形 插值的方法對(duì)混凝土裂縫的長度、形態(tài)特征等進(jìn)行模擬預(yù)測，準(zhǔn)確地刻畫裂隙的細(xì)觀結(jié)構(gòu)。 在建筑物結(jié)構(gòu)的質(zhì)量評(píng)價(jià)中，混凝土構(gòu)件裂縫擴(kuò)展路徑的分形分析方法是一種新穎的預(yù)測 方法，為更客觀、準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量狀況提供有力的理論指導(dǎo)。
【附圖說明】
[0034]圖1是計(jì)算混凝土構(gòu)件裂縫的分維值及分形插值模擬計(jì)算的流程圖 [0035]圖2是實(shí)施例在混凝土構(gòu)件上取出的主裂縫
[0036] 圖3是實(shí)施例主裂縫坐標(biāo)網(wǎng)格劃分圖
[0037] 圖4是實(shí)施例主裂縫擴(kuò)展的分形插值結(jié)果圖
【具體實(shí)施方式】
[0038] 以下通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述混凝土構(gòu)件裂縫擴(kuò)展路徑的分形分析 方法進(jìn)一步說明。
[0039] 本實(shí)施例中，混凝土梁截面取為b = 248mm，高h(yuǎn) = 296mm，梁總長度2700mm，混凝土 強(qiáng)度為C30,實(shí)現(xiàn)混凝土梁裂縫的生長過程的分析及預(yù)測，具體實(shí)施步驟如下：
[0040] (1)對(duì)混凝土梁的實(shí)際開裂荷載值進(jìn)行計(jì)算得開裂值F = 41kN，其中yt= 148mm，Ig =5 ? 36 X 10-4m4,fr = 3 ? 4 X 103N/m2，Mr = 0 ? 3F。根據(jù)計(jì)算的開裂荷載值進(jìn)行分級(jí)加載如表1， 初始加載每次遞增5kN，加載至35kN時(shí)，已經(jīng)與開裂荷載的差值接近5kN，這時(shí)減小荷載增 速，每次遞增2kN。加載到41kN后依次遞增5kN，在每加一級(jí)荷載時(shí)，為保證構(gòu)件裂隙的充分 發(fā)展，在加荷載過程要持續(xù)10-20分鐘，當(dāng)裂隙穩(wěn)定不再發(fā)展及圖像讀取儀器的讀數(shù)穩(wěn)定 后，再開始各項(xiàng)數(shù)據(jù)的記錄。
[0041]表1混凝土梁所加的分級(jí)荷載
[0043] (2)在混凝土構(gòu)件表面安裝一臺(tái)圖像讀取儀器，在加載過程中，用所述的圖像讀取 儀采集每次加載時(shí)混凝土構(gòu)件表面的裂縫圖像信息，將采集到的圖像信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)綀D像 處理裝置(PIAS)。
[0044] (3)將分級(jí)加載采集到的圖像信息傳輸?shù)綀D像處理裝置，在圖像處理裝置對(duì)圖像 進(jìn)行清晰化處理直至能分清各裂縫的輪廓，在經(jīng)處理過的裂縫圖像中選取其主裂縫如圖2， 并把這條裂縫在不同級(jí)荷載下的開裂圖像按順序歸集在一起。
[0045] (4)根據(jù)被覆定義的計(jì)盒法做細(xì)化分割等處理后計(jì)算出每次加載的裂隙的基本參 數(shù)N(r)，r，再由計(jì)算機(jī)回歸求出分形維數(shù)值D并保存。
[0046] 所述混凝土構(gòu)件裂隙擴(kuò)展的分形維數(shù)D的計(jì)算方法為：
[0047] 對(duì)所述的裂隙圖像用邊長由大到小變化的i種不同邊長的正方形進(jìn)行分割，然后 統(tǒng)計(jì)用每一種正方形分割后裂縫圖像上覆蓋裂隙的各種正方形個(gè)數(shù)，所述i 2 9;第一種正 方形邊長為n，ri的尺寸以^為邊長的正方形完全覆蓋裂縫長度為準(zhǔn)，對(duì)應(yīng)的正方形個(gè)數(shù)為 N(r〇,第i種正方形邊長為^，^ = 1^^，0<1^<1，對(duì)應(yīng)的第1種正方形分割后的覆蓋裂隙的 正方形數(shù)為N(n)。
[0048] 以lnN(r)為縱坐標(biāo)，以lnr為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，以（lnri，lnN(ri))為坐標(biāo)，在坐標(biāo) 軸上描點(diǎn)，并根據(jù)所描的點(diǎn)進(jìn)行線性擬合得出一直線，該直線的斜率的絕對(duì)值即為所描述 混凝土構(gòu)件裂縫的分形維數(shù)D。對(duì)各次采集到的裂縫圖像信息按照上述方法處理，即得每級(jí) 加載的混凝土構(gòu)件裂縫擴(kuò)展路徑的分形維數(shù)D如表2。
[0049]表2分級(jí)荷載作用下所選裂縫開展路徑的分形維數(shù)

[0052] (5)在經(jīng)處理的裂隙圖像上建立坐標(biāo):在經(jīng)處理的裂縫圖像上，用邊長為裂縫長度 的&倍的單位網(wǎng)格將選取的裂縫均勻劃分如圖3所示，以裂縫的起裂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，以裂 2,\) 縫的開展方向?yàn)樽鴺?biāo)x，y的正方向，x表示裂縫的水平方向的長度，y表示裂縫的豎直方向的 長度。定出一些插值數(shù)據(jù)點(diǎn)，如表3所示，并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分形插值計(jì)算模擬則得出混凝 土構(gòu)件裂縫的長度、形態(tài)特征等的模擬預(yù)測并保存模擬結(jié)果。
[0053]所述混凝土裂隙分形插值的計(jì)算方法為：
[0054]在已建立坐標(biāo)的裂隙圖像上確定一個(gè)數(shù)據(jù)集合形如{(Xl，yi)eR2|i = 〇，l，2，...， 16}，對(duì)應(yīng)于這個(gè)數(shù)據(jù)集合的插值函數(shù)滿足插值條件f (Xi) =yi，i = 0，1，2，. . .，16的映射f: [X0，X16]-R 的映射。
[0055]設(shè)插值區(qū)間1 = [XQ，X16]，兩點(diǎn)區(qū)間Ij-l,j=[Xj-l，Xj]，插值區(qū)間長度L = X16-XQ定義 仿射變換^(1，7) = (1」，;^1」）），」=1，2，...，16，定義這個(gè)迭代函數(shù)系統(tǒng)正5的吸引子6,6是 連續(xù)函數(shù):f:I-[a，b]的圖像，滿足 f(xi)=yi，i = 0，l，2,. . . ,16。
[0056]考慮正5{妒:《"，11=1，2，...，16}，其中1是具有如下形式的仿射變換：
[0063]縱向壓縮比dn = 0.3。在所編寫的混凝土裂縫的分形插值程序中只要垂直比例因 子dn確定，待插值坐標(biāo)點(diǎn)導(dǎo)進(jìn)去參數(shù)an、(311、;^、611(11=1、2-16)可以自動(dòng)計(jì)算，
[0064]對(duì)所選取的裂縫（圖2)進(jìn)行分形插值模擬預(yù)測計(jì)算，在經(jīng)處理的裂縫圖像上建立 坐標(biāo)，用單位網(wǎng)格將裂縫進(jìn)行劃分(如圖3)，從裂縫的起裂方向開始，所選取裂縫插值坐標(biāo) 點(diǎn)如表3。
[0065]表3所述混凝土構(gòu)件裂縫的插值坐標(biāo)點(diǎn)
[0066]
[0067] 將表3中的數(shù)據(jù)導(dǎo)入所編寫的混凝土裂縫分形插值MATLAB程序中，借助MATLAB對(duì) 混凝土裂縫進(jìn)行分形插值模擬預(yù)測計(jì)算。迭代次數(shù)為2次的MATLAB計(jì)算結(jié)果如圖4所示。 [0068]混凝土裂縫分形插值程序的關(guān)鍵點(diǎn)：
[0069] (1)主要的原理計(jì)算公式為迭代函數(shù)系統(tǒng)IFS的數(shù)學(xué)模型，其中縱向壓縮比dn人為 給定，其他主要公式如下：
[0072] (2)主要操作:在MATLAB命令窗口運(yùn)行裂縫分形插值程序時(shí)，直接從命令窗口輸入 數(shù)據(jù)文件名、縱向壓縮比及迭代次數(shù)等參數(shù)后可直接進(jìn)行混凝土裂縫分形插值模擬預(yù)測計(jì) 算。
[0073] 將插值結(jié)果圖（圖4)與實(shí)際測量圖（圖3)進(jìn)行比較，可以看出這兩個(gè)圖形曲線變化 的形態(tài)特征有極好的相似性。因此按照前述的分析方法分析，在建筑物等結(jié)構(gòu)的質(zhì)量狀況 評(píng)價(jià)過程中又多了一種強(qiáng)有力的理論指導(dǎo)，為評(píng)價(jià)混凝土構(gòu)件的安全程度及破壞程度提供 了新的指導(dǎo)方法。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種混凝±構(gòu)件裂縫擴(kuò)展路徑的分形分析方法，其特征在于，步驟如下： (1) 對(duì)混凝±構(gòu)件實(shí)際開裂荷載值進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算得到的實(shí)際開裂荷載值進(jìn)行分 級(jí)加載，在外荷載值達(dá)到開裂荷載附近時(shí)，減小荷載的增速，并做好荷載記錄； (2) 在混凝±構(gòu)件表面安裝圖像讀取儀器，在加載過程中，用所述的圖像讀取儀采集每 次加載時(shí)混凝±構(gòu)件表面的裂縫圖像信息，將采集到的圖像信息實(shí)時(shí)傳輸?shù)綀D像處理裝 置； (3) 對(duì)分級(jí)加載采集到的圖像信息經(jīng)過圖像處理裝置進(jìn)行清晰化處理，在經(jīng)處理過的 裂縫圖像中選取一條主裂縫，對(duì)應(yīng)的找出每級(jí)加載時(shí)的主裂縫圖像歸在一起； (4) 根據(jù)被覆定義的計(jì)盒法做細(xì)化分割處理后計(jì)算出每次加載的主裂縫的基本參數(shù)N (r)、r，其中r代表正方形邊長，N(r)代表正方形個(gè)數(shù)，再由計(jì)算機(jī)回歸求出分形維數(shù)值D并 保存； (5) 在經(jīng)處理的裂隙圖像上建立坐標(biāo)，定出一些插值數(shù)據(jù)點(diǎn)，并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行分形插 值計(jì)算模擬則得出混凝±構(gòu)件裂縫的長度、形態(tài)特征模擬預(yù)測并保存模擬結(jié)果。2. 根據(jù)權(quán)利要求其特征在于，步驟（1)中混凝±構(gòu)件實(shí)際開裂荷載值的 計(jì)算方法：開裂荷載 式中，fr為混凝±彎曲抗拉強(qiáng)度，對(duì)于普通混凝±其中f/C為混凝±強(qiáng)度設(shè)計(jì)值，Ig為關(guān)于重屯、軸的截面慣性矩，yt為中和軸到 受拉邊緣的距離。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中分級(jí)加載依次遞增2-5kN。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟（1)中在外荷載達(dá)到與開裂荷載的差 值相近5kN時(shí)，減小荷載的增速，荷載依次遞增l-2kN直到開裂荷載值。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，步驟（1)中每次加荷載的過程持續(xù) 10-20分鐘，當(dāng)裂隙穩(wěn)定不再發(fā)展及各儀器的讀數(shù)穩(wěn)定后時(shí)再開始各項(xiàng)數(shù)據(jù)的記錄。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中把圖像信息傳輸?shù)綀D像處理裝 置是指用圖像讀取儀掃描出的圖像信息輸入到圖像處理裝置，并對(duì)圖像進(jìn)行清晰化處理， 在裂隙圖像中找出其主裂縫，并把運(yùn)條裂縫在不同級(jí)荷載下的開裂圖像按順序歸集在一 起。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)中對(duì)所選取的混凝±構(gòu)件主裂縫 擴(kuò)展路徑的分形維數(shù)D的計(jì)算方法為： 用邊長由大到小變化的i種不同尺寸的正方形對(duì)所得到主裂縫進(jìn)行分割，然后統(tǒng)計(jì)用 每一種正方形分割后裂縫圖像上覆蓋裂隙的各種正方形個(gè)數(shù)，所述i含9;第一種正方形邊 長為ri，Wri為邊長的正方形完全覆蓋裂縫長度，對(duì)應(yīng)的正方形個(gè)數(shù)為N(ri)，第i種正方形 邊長為ri，ri = kri-i，k為比例系數(shù)且0<k<l，對(duì)應(yīng)的第巧巾正方形分割后的覆蓋裂隙的正方 形數(shù)為N(ri); Win N(r)為縱坐標(biāo)，Win r為橫坐標(biāo)建立坐標(biāo)系，WQn ri，ln N(r〇)為坐標(biāo)，在坐標(biāo) 軸上描點(diǎn)，并根據(jù)所描的點(diǎn)進(jìn)行線性擬合得出一直線，該直線的斜率的絕對(duì)值即為所描述 混凝±構(gòu)件裂縫的分形維數(shù)D。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)中在裂隙圖像上建立坐標(biāo)的方法 為:在經(jīng)處理的裂縫圖像上，用邊長為裂縫長度-31^--5'^>-倍的單位網(wǎng)格將選取的裂縫均勻劃 分，W裂縫的起裂點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，W裂縫的開展方向?yàn)樽鴺?biāo)x，y的正方向，X表示裂縫的水平 方向的長度，y表示裂縫的豎直方向的長度。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，步驟(5)中插值數(shù)據(jù)點(diǎn)的確定方式為，沿裂 縫坐標(biāo)軸X或y的方向?qū)α芽p均分15-35份，裂縫均分點(diǎn)對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)即為所需的插值數(shù)據(jù)集 合形如{(Xi,yi) ER2 Ii = O,1,2,...,N}，其中，xo<xi<X2< ... <XN，對(duì)應(yīng)于運(yùn)個(gè)數(shù)據(jù)集合 的插值函數(shù)滿足插值條件f(Xi)=Yi,i = 0,1,2,... ,N的映射f: [xo,xn]^R的映射。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，步驟(5)中混凝±裂縫分形插值的計(jì)算原 理為：設(shè)插值區(qū)間I = [XO，XN]，兩點(diǎn)區(qū)間Ij-I J = [Xj-I，Xj ]，插值區(qū)間長度L = XN-X日定義仿射 變換WJ(x，y) = (XJ，f(XJ))，j = l，2，...，N，定義運(yùn)個(gè)迭代函數(shù)系統(tǒng)WS的吸引子G，G是連續(xù) 函數(shù):f :1一[a，b]的圖像，滿足f(xi)=yi，i = 0，l，2,. . .，N; 考慮IF引R2:wn，n=l，2,. . .，N}，其中Wn是具有如下形式的仿射變換：L為插值區(qū)間長度，dn為縱向壓縮比，且dn<l，an，Cn為放射變換矩陣的參數(shù)，en，fn為仿 射變換的位移因子，Wr-Wn為仿射變換。 而且 其中
【文檔編號(hào)】G01N21/88GK105910902SQ201610311296
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年5月11日
【發(fā)明人】于廣明, 孫葉冰, 高麗燕, 袁長豐, 徐翀
【申請(qǐng)人】青島理工大學(xué)