基于主成分方法研究钢纤维混凝土劈裂破坏的损伤机制

来源：振动与冲击杂志2025年第1期北京时间：

作者：李涛，任会兰huilanren@bit，宁建国，宋水舟，檀日晶

单位：1. 北京理工大学爆炸科学与安全防护全国重点实验室, 北京100081;2. 北京航天发射技术研究所, 北京100076

摘要：研究钢纤维混凝土劈裂破坏的细观损伤机制，对在役钢纤维混凝土结构的健康检测具有重要意义。通过多通道声发射系统，采集混凝土和钢纤维混凝土试件(钢纤维含量分别为15和45 kg/m3)劈裂破坏过程中的声发射信号，并结合主成分分析法和k-means聚类算法，对混凝土和钢纤维混凝土的损伤特征进行分析。结果表明，钢纤维的加入抑制了混凝土中裂纹扩展，有效地改善了混凝土的峰后韧性；声发射计数和能量参数变化特征反映了钢纤维混凝土试件宏观变形、破坏的细观损伤演化过程。最后，识别出了钢纤维混凝土中砂浆基体开裂和钢纤维拉拔的两种损伤机制。与砂浆基体开裂相比，钢纤维拉拔产生的声发射信号具有计数高、幅值高、能量强和持续时间长的特征。<br>

关键词：钢纤维混凝土；声发射技术；主成分分析法；k-means聚类