加固材料老化監(jiān)測新方法

10-03218閱讀1評論長治鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計公司

近年來，基礎(chǔ)設(shè)施老化問題愈發(fā)凸顯，傳統(tǒng)加固材料監(jiān)測方法效率低、成本高且實時性差，為此，研究人員推出基于多源數(shù)據(jù)融合與人工智能算法的新方法，集成光纖傳感、聲發(fā)射技術(shù)和紅外熱成像等多元手段，可實時動態(tài)采集材料的應(yīng)力、應(yīng)變、裂紋擴展及溫度變化數(shù)據(jù)，該方法突破單一傳感器局限，能更精準(zhǔn)全面地評估加固材料性能退化情況，其應(yīng)用有助于提前預(yù)警結(jié)構(gòu)安全隱患，優(yōu)化維護策略，降低資源浪費，為建筑結(jié)構(gòu)安全提供有力保障，推動工程領(lǐng)域向智能化監(jiān)測方向發(fā)展

一、傳統(tǒng)材料老化監(jiān)測方法對加固材料的參考

氙燈加速老化試驗方法
- 氙燈光源可模擬全太陽光譜，通過濾片能過濾掉氙燈譜中短于太陽輻射被切斷的紫外波長。并且它能實現(xiàn)光的強度、溫度、光照期/黑暗期及濕度的自動控制，模擬高分子材料在自然氣候中受光、熱、空氣、溫度、濕度和降雨等主要老化破壞因素的環(huán)境，快速模擬不同氣候的日光曝曬效果以獲得近似于自然氣候的耐候性，是一種常用且通用的光老化試驗方法，相應(yīng)的氙燈老化試驗方法也有多種。測試時需使用氙燈老化試驗機。這一方法對加固材料老化監(jiān)測有一定的借鑒意義，比如用于檢測加固材料在類似陽光照射等復(fù)雜環(huán)境下的老化情況。
- 引用：[1]
UV熒光紫外光老化試驗方法
- 熒光紫外燈是波長為254nm的低壓汞燈，通過磷共存物轉(zhuǎn)換成長波長。有UVA（351、340）與UVB（313和F40）兩種類型，UVA - 340型燈模擬太陽光中的短波長紫外光光譜范圍效果較好，更接近太陽光光譜，且UVA因接近自然曝曬被首推，UVB對材料破壞速度更快。熒光紫外燈的光譜能量分布不隨時間變化，這有助于提高實驗結(jié)果的重現(xiàn)性，其冷凝過程能夠模擬室外潮濕環(huán)境對材料的破壞作用。紫外熒光燈設(shè)備可通過控制多種環(huán)境條件來模擬外界環(huán)境。該方法可較快地考核材料耐老化性能，對加固材料在紫外環(huán)境下的老化監(jiān)測有參考價值。
- 引用：[1][2]
熱老化試驗方法
- 熱老化實驗加速材料在氧、熱作用下的老化進程，以反映材料耐熱氧老化性能。對于烘箱法老化試驗，根據(jù)材料使用要求和實驗?zāi)康拇_定實驗溫度（熱塑性材料低于其維卡軟化點，熱固性材料低于其熱變形溫度，或通過探索實驗確定不致造成試樣分解或明顯變形的溫度），將試樣置于熱烘箱內(nèi)，周期性檢查和測試試樣外觀和性能變化來評價試樣的耐熱性。這種方法常用于塑料和橡膠等材料，對加固材料在熱環(huán)境下的老化監(jiān)測有一定的適用性。
- 引用：[1][2]
高壓加速老化試驗方法
- 高壓老化箱可加速測試產(chǎn)品在高溫、高溫高濕及壓力的氣候環(huán)境下貯存、運輸和使用時的性能試驗，主要用于電工、電子產(chǎn)品、元器件、零部件、金屬材料等在模擬高溫、高溫高濕及壓力氣候條件下，對產(chǎn)品的物理以及其它相關(guān)性能進行測試，判斷產(chǎn)品性能是否達標(biāo)，可供產(chǎn)品的設(shè)計、改進、檢定及出廠檢驗使用。加固材料如果應(yīng)用于一些特殊的高壓、高溫高濕環(huán)境，可參考此方法進行老化監(jiān)測。
- 引用：[1][2]

二、可能的新方法探索

無損檢測技術(shù)結(jié)合老化模型
- 原理：利用無損檢測技術(shù)（如超聲波檢測、紅外熱成像檢測等）對加固材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行定期檢測，獲取材料內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化的數(shù)據(jù)，如孔隙率的變化、微裂縫的發(fā)展等。同時，結(jié)合已有的材料老化理論建立老化模型，將檢測到的數(shù)據(jù)輸入模型，預(yù)測加固材料的老化程度和剩余使用壽命。
- 優(yōu)勢：無損檢測不會對加固材料造成破壞，能夠在不影響其使用性能的前提下進行多次檢測。通過建立老化模型，可以更準(zhǔn)確地預(yù)測老化情況，為加固材料的維護和更換提供科學(xué)依據(jù)。
基于傳感器的實時監(jiān)測方法
- 傳感器類型：可以使用應(yīng)變傳感器、濕度傳感器、溫度傳感器等多種傳感器。將這些傳感器安裝在加固材料內(nèi)部或表面，實時監(jiān)測材料所處環(huán)境的濕度、溫度、應(yīng)力應(yīng)變等參數(shù)。
- 數(shù)據(jù)處理與分析：傳感器獲取的數(shù)據(jù)可以通過無線傳輸技術(shù)（如ZigBee、藍牙等）傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心，利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)對數(shù)據(jù)進行分析，找出與老化相關(guān)的特征參數(shù)變化規(guī)律，從而實現(xiàn)對加固材料老化的實時監(jiān)測。
微觀結(jié)構(gòu)分析與機器學(xué)習(xí)相結(jié)合
- 微觀結(jié)構(gòu)分析：借助電子顯微鏡等設(shè)備定期對加固材料的微觀結(jié)構(gòu)進行觀察，分析微觀結(jié)構(gòu)（如晶體結(jié)構(gòu)、分子鏈結(jié)構(gòu)等）隨時間的變化情況。
- 機器學(xué)習(xí)算法應(yīng)用：將微觀結(jié)構(gòu)分析得到的數(shù)據(jù)作為機器學(xué)習(xí)算法（如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機等）的輸入，通過訓(xùn)練算法建立微觀結(jié)構(gòu)變化與老化程度之間的關(guān)系模型，從而預(yù)測加固材料的老化情況。