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研究生: 李翊銓
Yi-chuan Li
論文名稱: 同步化非破壞檢測於彎矩試驗下細化水泥砂漿之力學行為
Failure Evolution of Micro-Fine Pozzolanic Material under Three-Point Bending test by Coupled Nondestructive Techniques
指導教授: 陳堯中
Yao-chung Chen
口試委員: 黃兆龍
Chao-lung Hwang
陳立憲
Li-hsien Chen
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 營建工程系
Department of Civil and Construction Engineering
論文出版年: 2013
畢業學年度: 101
語文別: 中文
論文頁數: 198
中文關鍵詞: 三點彎矩試驗聲射擷取技術 (AE)電子斑點干涉術(ESPI)叢聚初裂裂衍
外文關鍵詞: no
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  • 現行三點彎矩試驗,僅探討材料受力-變形以及巨觀加載歷程下之強度參數,對於微觀破壞機制則無法深入探究。本研究將三點彎矩試驗,搭配裂端位移 (Crack Month Opening Displacement, CMOD) 以控制試體裂縫開裂演化,並藉由聲射擷取技術 (Acoustic Emission, AE) 與電子斑點干涉術 (Electronic Speckle Pattern Interferometry, ESPI) 之輔佐,分別由微觀與巨觀角度探討材料內部與外部之破壞演化行為。
    藉由改變齡期長短、膠結材粒徑大小、添加卜作嵐摻料以替代水泥用量、添加鋼纖維及不同用量,進行系列之水泥基質材料受三點彎矩破壞之完整加載歷程;對照AE訊號與ESPI影像顯示破壞演化行為及其關聯性,並耦合二者非破壞檢測之結果進行比對。
    原始水泥基質材料之試驗結果顯示,巨觀方面之尖峰強度發展,與齡期長短呈正相關;細化之膠結材對於強度發展有提早之趨勢;鋼纖維之添加可提高峰後韌度。微觀方面則透過AE訊號之空間分佈統計,其AE訊號於裂縫演化時其分佈範圍與材料內部之最大顆粒尺寸有關。
    三點彎矩試驗之微觀檢測結果顯示,其叢聚 (Localization) 之加載比分佈於35~94 % 間,以實驗力學之觀點定義此為延性破壞之起始點;而變形連續與否之分界點─初裂 (Crack Initiation) 時機則分佈在加載比32~99 % 間;其現象發生之早晚主要受齡期影響。耦合二種非破壞性檢測,發現初裂之加載比大都發生於叢聚後,相互印證試體由內而外之破壞行為。


    no

    論 文 摘 要 4 致謝 6 目錄 7 符號對照表 11 中英文縮寫對照表 13 第一章 緒論 14 1.1 研究動機與目的 14 1.2 研究範圍與方法 15 1.2.1 試驗材料 15 1.2.2 破壞性試驗 16 1.2.3 非破壞性檢測─ ESPI (主)與AE (輔) 16 1.3 研究流程與架構 17 第二章 文獻回顧 19 2.1 完整加載歷程與微-巨觀破壞演化 19 2.1.1. 完整加載歷程 19 2.1.2. 加載歷程峰後曲線類型 23 2.1.3. 強度與變形關係 24 2.2 線彈性破壞力學沿革與應用 25 2.2.1. 脆性破壞理論 26 2.2.2. Griffith能量平衡理論 27 2.2.3. 理論發展 30 2.3 非破壞檢測-電子斑點干涉術 (ESPI) 沿革與應用 32 2.3.1. 光測位移基本理論 33 2.3.2. 電子斑點干涉術沿革 34 2.3.3. 斑點效應特性 37 2.3.4. 面內位移系統 37 2.4 非破壞檢測-聲射 (AE) 技術之原理與應用 41 2.4.1. 聲射定位原理 41 2.4.2. 聲射技術定位準則 43 2.4.3. 巨-微觀破壞演化特徵 45 第三章 試驗架構與執行 49 3.1. 試驗材料 50 3.1.1. 試體之製作 51 3.1.2. 基本力學試驗及結果 61 3.2. 試驗設備 63 3.2.1. MTS伺服系統 63 3.2.2. 三點彎矩試驗設備 65 3.2.3. 電子斑點干涉術(ESPI)儀器 67 3.2.4. 聲射擷取系統 (AE) 儀器 72 3.3. 試驗方法與流程 75 3.3.1. 伺服系統校正 75 3.3.2. 非破壞性聲-光檢測校正 76 3.3.3. 三點彎矩破壞試驗步驟 78 3.3.4. 試驗參數說明 81 第四章 研究結果與分析 82 4.1 三點彎矩試驗之巨觀行為 82 4.1.1 三點彎矩試驗完整加載歷程 86 4.1.2 裂端勁度於加載歷程之研析 86 4.1.3 加載歷程之齡期影響 91 4.1.4 加載歷程之水泥細化影響 93 4.1.5 卜作嵐摻料之加載歷程影響 96 4.1.6 鋼纖維對加載歷程之影響 100 4.2 三點彎矩試驗之微觀行為 104 4.2.1 微觀角度之完整加載歷程 107 4.2.2 齡期影響之微震裂源演化 109 4.2.3 微震裂源空間分布之特徵帶寬 111 4.2.4 微觀裂縫之時間分布 114 4.2.5 破壞韌度之研析 116 4.2.1 耦合非破壞檢測之成果研析 119 第五章 結論與建議 122 5.1 結論 122 5.1.1 三點彎矩試驗 122 5.1.2 巨觀行為之完整歷程加載 122 5.1.3 微觀現象破壞演化歷程 124 5.1.4 耦合聲、光之非破壞檢測 126 5.2 建議 126 5.2.1 試驗材料 127 5.2.2 三點彎矩試驗 127 5.2.3 非破壞性檢測技術 128 參考文獻 129 附錄A 試驗設備與圖片 132 附錄B 試驗結果與圖片 135

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