有損傷的材料分析方法

⑴ 材料失效分析有什麼無損檢測方法

損傷程度大致從小到大排列
1）顯微鏡觀察，這個絕對沒有損傷。
2）CT掃描
3）Xray，X光照像，一般不是特別敏感X光的材料，不會有損傷。
4）超聲掃描，要求材料是平整的才可以，對振動敏感的材料可能不適合。
5）IV曲線測試，要注意加的電壓電流不能太大，否則可能引起電應力損傷。

⑵ 失效分析的步驟有哪些

失效分析步驟：
一、事故調查
1.現場調查
2.失效件的收集
3.走訪當事人和目擊者
二、資料搜集
1.設計資料：機械設計資料，零件圖
2.材料資料：原材料檢測記錄
3.工藝資料：加工工藝流程卡、裝配圖
4.使用資料：維修記錄，使用記錄等
三、失效分析工作流程
1.失效機械的結構分析
失效件與相關件的相互關系，載荷形式、受力方向的初步確定
2.失效件的粗視分析
用眼睛或者放大鏡觀察失效零件，粗略判斷失效類型（性質）。
3.失效件的微觀分析
用金相顯微鏡、電子顯微鏡觀察失效零件的微觀形貌，分析失效類型（性質）和原因。
4.失效件材料的成分分析
用光譜儀、能譜儀等現代分析儀器，測定失效件材料的化學成分。
5.失效件材料的力學性能檢測
用拉伸試驗機、彎曲試驗機、沖擊試驗機、硬度試驗機等測定材料的抗拉強度、彎曲強度、沖擊韌度、硬度等力學性能。
6.應力測試、測定：用x光應力測定儀測定應力
用x光應力測定儀測定應力
7.失效件材料的組成相分析
用x光結構分析儀分析失效件材料的組成相
8.模擬試驗（必要時）
在同樣工況下進行試驗，或者在模擬工況下進行試驗。
四、分析結果提交
1.提出失效性質、失效原因
2.提出預防措施（建議）
3.提交失效分析報告

失效分析是一門發展中的新興學科，近年開始從軍工向普通企業普及。它一般根據失效模式和現象，通過分析和驗證，模擬重現失效的現象，找出失效的原因，挖掘出失效的機理的活動。在提高產品質量，技術開發、改進，產品修復及仲裁失效事故等方面具有很強的實際意義。其方法分為有損分析，無損分析，物理分析，化學分析等。

⑶ 材料損傷的連續介質熱力學理論

損傷會導致材料內部能量耗散，損傷演變是物質內部結構的不可逆變化過程，從熱力學的觀點看損傷變數是一種內部狀態變數。上節藉助有效應力概念和應變等效假設所建立的模型存在一定缺陷，本節直接從不可逆熱力學基本定律出發，可獲得多種損傷材料本構關系與損傷演化方程的一般理論描述，從而克服了損傷力學發展過程中遇到的這一難題。

一、連續介質熱力學基礎

熱力學第一定律是關於熱力學過程中能量守恆的定律，涉及熱與功的相互轉換，可敘述為：封閉系統中總能量（動能與內能之和）的時間變化率等於外力對簡旦輪系統所做的功率和系統從外界吸收的熱量的時間變化率之和，即

岩石斷裂與損傷

式中，系統的動能為

岩石斷裂與損傷

系統的內能為

岩石斷裂與損傷

外力功率為

岩石斷裂與損傷

系統從外界吸收的熱量的時間變化率為：

岩石斷裂與損傷

其中：ρ為密度；v為速度矢量；U₀為單位體積上的內能密度；f和t分別為體力和面力；r為單位時間內單位體積上分布的熱源；q為單位時間內通過物體表面的單位面積向外輸出的熱流矢量；n為物體表面的外法線。

通過分步積分和散度定理，可以給出能量守恆定律的局部形式：

岩石斷裂與損傷

熱力學第二定律指明不可逆過程進行的方向，即總是使體系的熵增大；相應的熱力學第二定律（Clausius-Duhem不等式）可表示為

岩石斷裂與損傷

其中：η表示單位體積的熵；θ為溫度；右邊第一項為內部熱源產生的熵，第二項為外部流入的熱產生的熵。則局部微分形式為

岩石斷裂與損傷

上式是連續介質力學中對本構方程的一種約束，總的熵產率不能小於零，進一步整理為

岩石斷裂與損傷

二、狀態方程

在熱力學理論框架下，受損材料的本構關系包括狀態方程與演變方程。在建立這兩類方程時，除引進損傷變數外，重要的問題是構造熱力學勢與耗散勢。根據確定性原理，材料的狀態函數將唯一地取決於狀態變數（例如應變、溫度等）的變化歷史。材料的力學和熱學狀態參量，如應力、應變、熵、溫度等，可以分成三類，即可觀察變數、內變數和與功共軛的變數，見表10-1（余天慶等，1993；余壽文等，1997）。

表10-1 熱力學中的三類變數

取Helmholze自由能密度函數（單位體積）為熱力學勢函數，其是所有狀態變數的凸函數：

岩石斷裂與損傷

對所研究的彈塑性損傷問題，應變張量ε可以分解為彈性應變張量ε_e和塑性應變張量ε_p，取

岩石斷裂與損傷

上式對時間求導，得

岩石斷裂與損傷

同時注意：

岩石斷裂與損傷

綜合分析式（10-31），式（10-33），式（10-37）和式（10-38），可以導出

岩石斷裂與損傷

由於和的任意性，則有應力應變關系

岩石斷裂與損傷

熵定遲游義方程

岩石斷裂與損傷

若定義內變數p，α和D的對偶廣義力分別為P，X和R，則

岩石斷裂與損傷

其中：P表示屈服硬化構形的廣義力，即屈服面半徑的增長；X為背應力，表徵屈服中心的移動；R為損傷擴展力，表徵損傷能量釋放率。因此，能量守恆式（10-39）可表示為

岩石斷裂與損傷

三、損傷演化方程

對於損傷這種耗散型問題，除了要滿足上述狀態方程外，還需要滿足熱力學第二定律，即墒值不降低原理，來判斷熱力學過程進行演化的方向。

將能量守恆（10-45）代入耗散（10-34）中，整理得

岩石斷裂與損傷

式中，左邊四項是材料的固有耗散，包括塑性耗散以及損傷耗散，而第五項為熱耗散。若材料的力學耗散和熱耗散不耦合，則有

岩石斷裂與損傷

對於彈塑性材料的損傷過程，不考慮熱耗散，則耗散不等式（10-47）可寫成下列形式：

岩石斷裂與損傷

其中：為通量矢；而F_i為對應的廣義力矢，分別表示為

岩石斷裂與損傷

若存在耗散勢Ω，其可表示為廣義力與狀態變數的凸函數，即

岩石斷裂與損傷

根據正交法則，有

岩石斷裂與損傷

它的物理意義為：在廣義力矢空間，相應的通量矢總是垂直於等耗散勢Ω面。上式進一步可表示為

岩石斷裂與損傷

上述第一方程為塑性應變的演化方程，第二個方程為累積塑性應變率方程，第三個方程為背應變張量的演化方程，最後方程為損傷演化方程；攔信這里為待定的標量運算元，通過耗散勢Ω的相容條件確定。

四、損傷與破壞准則

實驗表明，某些材料在較小應變下不發生損傷，只有當應變超過它的閥值時才發生損傷，隨後，損傷隨應變不斷加劇並不斷擴大。當單元損傷達到它的臨界狀態時，單元發生破壞且不能承受外載。下面分別研究一維情況和多維情況的損傷與破壞准則。

一維情況，材料的損傷准則為：

岩石斷裂與損傷

說明初始無損材料在應變達到其損傷閥值ε_th以前，材料保持無損狀態；在應變超過ε_th時，損傷是狀態的函數。

材料的破壞准則，當ε=ε時：

岩石斷裂與損傷

或：

岩石斷裂與損傷

說明當單元所受應變達到斷裂應變ε時，損傷D達到其臨界值D_c，或損傷擴展力R達到臨界值R_c時，材料破壞。在一維情況下，損傷擴展力：

岩石斷裂與損傷

式中σ為單軸拉伸應力，沈為（1995）、余壽文等（1997）有詳細推導。

對於多維情況，類似於Mises等效應力σ_eq，定義損傷等效應力為

岩石斷裂與損傷

其中：

岩石斷裂與損傷

損傷等效應力在損傷力學中的作用就相當於σ_eq在塑性力學中的作用，二者的一個重要差別在於中包含了三軸應力比的影響，而在塑性力學中塑性變形一般與靜水應力無關。大量的實驗和理論研究表明，三軸應力比對材料的損傷演化和斷裂起著重要的作用，三軸應力比越高，材料斷裂時的韌性越差即材料顯得越脆。

在多維情況下，等效損傷擴展力為

岩石斷裂與損傷

則材料的破壞准則為

岩石斷裂與損傷

需要指出：損傷閾值ε_th，斷裂應變值εf，損傷臨界值D_c，以及損傷擴展力臨界值R_c都是材料參數，可以由材料試驗決定。其中R_c稱為破壞韌度，反映材料抗損傷破壞的能力或損傷破壞耗散的能量密度。

⑷ 對材料分析的方法主要有哪些

一、質性研究方法的定義及特點

「質性研究」這個詞在台灣、港、澳地區用得比較多，在大陸有的稱其為「質的研究」、「質化研究」；還有的為將其與定性研究、定量研究相比較，稱為「定質研究」。

1. 質性研究的定義

2. 所謂質性研究，就是「以研究者本人為研究工具、在自然情境下採用多種資料收集方法對社會現象進行整體性探究、使用歸納法分析資料和形成理論、通過與研究對象互動對其行為和意義建構獲得解釋性理解的一種活動」。

4. 2.質性研究的特點：

5. 1) 自然主義的探究傳統嘩虧

6. 質性研究是在自然情境下，研究者與被研究者直接接觸，通過面對面的交往，實地考察被研究者的日常生活狀態和過程，了解被研究者所處的環境以及環境對他們產生的影響。自然探究的傳統要求研究者注重社會現象的整體性和關系性。在對一個事件進行考察時，不僅要了解事件本身，而且要了解事件發生和變化時的社會文化背景以及對該實踐與其他事件之間的聯系。

7. 2) 對意義的「解釋性理解」

8. 質性研究的主要目的是對被研究者的個人經驗和意義建構作「解釋性理解」，從他們的角度理解他們的行為及其意義解釋。由於理解是雙方互動的結果，研究者需要對自己的「前設」和「偏見」進行寬蘆念慎困反省，了解自己與對方達到理解的機制和過程。

9. 3) 研究是一個演化的過程

10. 隨著實際情況的變化，研究者要不斷調整自己的研究設計，收集和分析資料的方法，建構理論的方式。因此對研究的過程必須加以細致的反省和報道。

11. 4) 使用歸納法，自下而上分析資料

12. 質性研究中的資料分析主要歸納的方法，自下而上在資料的基礎上建立分析類別和理論假設，然後通過相關檢驗得到充實和系統化。因此，「質性研究」的結果只適用於特定的情境和條件，不能推廣到樣本之外。

13. 5) 重視研究關系

14. 由於注重解釋性理解，質性研究對研究者與被研究者之間的關系非常重視，特別是倫理道德問題。研究者必須事先徵求被研究者的同意，對他們所提供的信息嚴格保密，與他們保持良好的關系，並合理回報他們所給予的幫助。

15. 「質性研究」就是一種「情境中」的研究。質性研究的特點決定了這是一種非常適合教育領域的研究。

如何選擇研究的方法

從實際操作的層面看，研究方法主要由如下幾個方面組成：進入現場的方式、收集資料的方法、整理和分析資料的方法、建構理論的方式、研究結果的成文方式。

⑸ 材料損傷的力學描述

一、損傷變數

建立材料損傷理論，首先要採用可以描述材料損傷狀況的變數。材料在損傷過程中，其內部微裂紋、孔隙之間會有相互的作用影響，這時並不存在某一個孤立的控制損傷發展狀態的裂紋，人們也難以了解掌握這些微裂紋的具體形狀、尺度和分布及其相互影響，更無從確定各裂紋尖端附近的應力場，於是損傷力學就採用了如下的一種研究途徑：將含有眾多分散的微裂紋區域看成是局部均勻場，在這個場內，考慮全部裂紋的整體效應。找出一個能夠表達這個均勻場的場變數，稱為損傷變數，用來描述材料的損傷狀態。從熱力學的觀點看，損傷變數是一種內部狀態變數，它能反映物質結構的不可逆變化過程。

根據不同的損傷機制，應選擇不同的損傷變數。如果材料內的損傷是沒有方向性的，則稱之為各向同性損傷。這時絕漏源要描述損傷狀態只需用一個標量場即可，即在各個方向的損傷變數的數值都相同。如果考慮到損傷的各向異性，損傷變數可以是一個矢量、二階張量或四階張量，甚至在有的研究中用過八階張量的損傷變數。具體的損傷變數的形式要根據所研究問題的類型及其相應的損傷機制去決定。因為物質是多種多樣的，損傷也形形色色。即使是同一物質，外因不同造成的損傷也會不同。總而言之，由於各種物理和化學的原因，如受載、承受高溫、受到輻射或腐蝕而造成的各種物理的或化學的變化，結構改變、相變化、成分變化都屬於損傷的內容。只不過在宏觀的角度，人們更多注意的是材料結構的改變（微裂紋、微孔洞等）在宏觀上的表現以及由此造成的材料的力學性能劣化。

下面是幾個表達各向同性損傷變數的示例：

Kachanov（1958）認為材料劣化的主要機制是由於微缺陷導致的有效承載面積的減小，提出用連續度的概念來描述材料的損傷。如圖10-1所示，考慮一均勻受拉的直桿，設無損狀態的橫截面面積為A，損傷後的有效承載面積減小為～A，則連續度的物理意義為有效承載面積與無損狀態的橫截面面積之比，即Kachanov（1958）認為材料劣化的主要機制是由於微缺陷導致的有效承載面積的減小，提出用連續度的概念來描述材料的損傷。如圖10-1所示，考慮一均勻受拉的直桿，設無損狀態的橫截面面積為A，損並態傷後的有效承載面積減小為～A，則連續度的物理意義為有效承載面積與無損狀態的橫截面面積之比，即Kachanov（1958）認為材料劣化的主要機制是由於微缺陷導致的有效承載面積的減小，提出用連續度的概念來描述材料的損傷。如圖10-1所示，考慮一均勻受拉的直桿，設無損狀態的橫截面面積為A，損傷後的有效承載面積減小為～A，則連續度的物理意義為有效承載面積與無損狀態的橫截面面積之比，即Kachanov（1958）認為材料劣化的主要機制是由於微缺陷導致的有效承載面積的減小，提出用連續度的概念來描述材料的損傷。如圖10-1所示，考慮一均勻受拉的直桿，設無損狀態的橫截面面積為A，損傷後的有效承載面積減小搜培為～A，則連續度的物理意義為有效承載面積與無損狀態的橫截面面積之比，即

圖10-1 均勻受拉直桿的損傷

岩石斷裂與損傷

顯然，連續度ψ是一個量綱為一的標量場變數，ψ=1對應於完全沒有缺陷的理想材料狀態；隨著材料劣化和損傷加劇使連續性降低dψ＜0和ψ＜1；ψ=0對應於完全破壞的沒有任何承載能力的材料狀態。由於損傷不可逆，則連續度ψ必是單調遞減的；當ψ達到某一臨界值時，材料發生斷裂破壞。

Rabotnov（1963）推廣了上述概念，引入式（10-2）表示的連續度ψ的相補參量——損傷變數D來描述損傷，對於完全無損傷狀態，D=0；對於完全喪失承載能力的狀態，D=1。

岩石斷裂與損傷

Broberg建議將損傷變數定義為

岩石斷裂與損傷

當A與比較接近的時候，上式與（10-2）的結果近似相等。Broberg定義的優點是在載入過程中的損傷可以疊加。例如，假設有效面積是分兩步減縮的，如有效承載面積從A減縮到，然後再減縮到，在這兩步中的損傷分別為

岩石斷裂與損傷

則總的損傷為

岩石斷裂與損傷

將以上一維狀態下的損傷概念推廣到三維狀態，如圖10-2所示，取出三維狀態下損傷材料的代表性體積單元，n方向的損傷度為

圖10-2 三維損傷示意圖

岩石斷裂與損傷

其中：和A_n為微元n方向的有效面積和真實面積；D為法線n和位置x的標量函數。當損傷的分布及其對材料性能的影響在各個方向上的差異不大，即各向同性損傷問題，損傷變數式（10-6）只為位置x的函數。也可定義下式表示的標量函數為損傷變數：

岩石斷裂與損傷

式中：和V分別為微元的有效承載體積和真實體積。

對於材料各向異性損傷，損傷變數不僅是空間位置的函數，而且具有明顯的方向性。繼承Kachanov有效承載面積縮減式（10-6）的思想，Murakami發展了各向異性損傷的二階張量描述。為了定義損傷狀態量，其提出了虛設參考無損傷構形的概念。如圖10 3所示，考慮一個即時損傷構形中的任意麵元ABC，其中線元AB、AC和面元ABC分別用向量dx、dy和dA來表示。由於損傷的影響，作用在dA上的有效承載面積縮小，等效為虛設參考無損傷構形的有效面積元dA₀。相應的，線元dx和dy變化為dx₀ 和dy₀。由於損傷的各向異性，dA₀和dA的方向一般不同，定義二者之間滿足如下關系：

圖10-3 各向異性損傷的構形狀態

岩石斷裂與損傷

其中I是二階單位張量，二階張量D描述材料的各向異性損傷狀態的內變數，稱為損傷張量。

下面分析二階張量I-D的性質。通過虛設和即時構形面元矢量點乘，結果表明I-D是一個正定張量；將I-D分解為對稱和反對稱部分，可以發現反對稱部分對有效承載面積的減少沒有貢獻，因而可以將I-D對稱化而不影響最終結果，故D也可以對稱化。對稱的二階損傷張量D具有三個正交的主方向n_i（i=1，2，3）和對應的實主值D_i（i=1，2，3），故其具有如下的譜表示：

岩石斷裂與損傷

將式（10-9）代入式（10-8），並整理得

岩石斷裂與損傷

其中，dA_i=dA·n_i。由此可見，損傷張量的主值D_i表徵主平面內有效承載面積的減少。

上述基於有效承載面積縮減而定義的損傷變數適於描述微孔洞損傷，而用於描述微裂紋損傷會遇到困難。關於其他形式的損傷變數的定義以及測量，可以參閱相關專著（謝和平，1990；於驍中，1991；余天慶等，1993；沈為，1995；余壽文等，1997；蔡四維等，1999；李兆霞，2002）。

二、有效應力

對於一維各向同性損傷問題（圖10-1），有下面的關系式：

岩石斷裂與損傷

將外加荷載P與有效承載面積之比定義為有效應力，則

岩石斷裂與損傷

其中為無損傷狀態下的真實應力。若用Broberg定義式（10-3），則有

岩石斷裂與損傷

將上述思想推廣到三維各向同性損傷狀態下，有效應力與無損傷狀態的真實應力間的關系為

岩石斷裂與損傷

進一步，將上式直接推廣到三維各向異性損傷，有效應力張量可定義為

岩石斷裂與損傷

上述定義的有效應力張量一般情況下是非對稱張量（此外，還有多種不同的有效應力張量的定義），由於用非對稱張量形成損傷演化方程以及損傷本構方程會有一些困難，需要對這些有效應力進行對稱化處理；對稱化的處理方法亦有多種，其中一種途徑是取式（10-15）及其轉置的對稱分解：

岩石斷裂與損傷

詳細可以參考文獻（唐雪松等，2006）。

三、等效性假設與經典損傷理論

連續損傷力學引人損傷變數作為內變數，確定材料的損傷本構方程與損傷演化方程，然後採用連續介質力學的理論求解邊值問題。確定材料的損傷本構方程可以利用等效性假設，也可以根據不可逆熱力學理論，下面介紹基於等效性假設的理論。

1.各向同性彈脆性損傷

Lemaitre在繼承Kachanov Rabotnov損傷與有效應力概念的基礎上，於1971年提出著名的應變等效假設；這個假設可敘述為：對受損彈脆性材料，在真實應力σ作用下，受損狀態的應變等效於在有效應力σ～作用下虛擬的無損狀態的應變（圖101）。應變等效假設還可理解為：任何損傷材料的本構關系與無損時的形式相同，只要將其中的真實應力替換為有效應力。例如，彈脆性損傷材料的一維本構關系可表示為

岩石斷裂與損傷

其中為有效彈性模量，則有效應力可表示為；損傷變數也可以定義為

岩石斷裂與損傷

在三維各向同性損傷情形，由應變等效性假設有），其中C和分別為無損彈性張量和有效彈性張量；則各向同性本構方程可以寫為

岩石斷裂與損傷

其中：λ和μ為無損傷Lamé常數；ε為應變張量；trε為應變張量的跡；I為單位張量；則，損傷材料的有效Lamé常數為

岩石斷裂與損傷

進一步可以導出損傷材料的有效泊松比為

岩石斷裂與損傷

上式表明，應變等效假設意味著損傷材料的兩個有效Lamé常數，在材料損傷過程中按相同的規律隨損傷度D變化，而有效泊松比始終保持不變；這與實際情況不相符，例如，損傷演化過程中泊松比發生變化的材料（如岩土）以及彈性模量和剪切模量演化規律不相同的材料（幾乎所有的材料都如此），均不能包容在上述以應變等效假設為基礎的損傷模型中（余壽文等，1997；庄茁等，2004；唐雪松等，2006）。雖然存在上述缺陷，應變等效假設曾對損傷力學的發展起到很大的促進作用，許多研究者試圖在此基礎上進行改進，發展各向同性彈性損傷的雙標量損傷模型，詳細介紹可也參見相關文獻（沈為，1995；余壽文等，1997；庄茁等，2004；唐雪松等，2006）。

類似於應變等效性假設，可提出如下應力等效性假設：對受損彈脆性材料，在真實應變ε作用下，受損狀態下的應力等效於有效應變ε～作用下虛擬的無損狀態的應力。對於一維情況，真實損傷狀態的應力應變關系為

岩石斷裂與損傷

其中為有效應變。三維情形，則可導出與式（10-20）相同的結果。

除了應變和應力等效假設外，等效性假設還包括彈性能等效假設和余能等效性假設等，它們都可以用於建立損傷本構關系。

2.岩石類材料中的推廣

上述模型建立在各向同性損傷假設基礎上，為了簡單，常用一個損傷標量表示。但是很多實驗顯示出，岩石類材料在受拉和受壓時的力學響應往往有很大區別；這些現象產生的一個重要原因是材料中微缺陷因壓縮而閉合的效應。當垂直於裂紋的應力是壓應力時，裂紋面仍然有一定的承載能力。考慮到這些，應當對有效應力做一些修正，使得它對於拉伸和壓縮有不同的性能。

在一維問題中，有效應力可修正為

岩石斷裂與損傷

其中h為裂紋閉合系數，一般的0＜h＜1。

對於多維問題，需要將應力張量σ分成正、負兩部分，即

〈σ〉=〈σ〉-〈-σ〉

其中符號〈〉表示：

岩石斷裂與損傷

相應的有效應力可以表示為

岩石斷裂與損傷

其中系數h表示微裂紋和微孔洞的閉合效應。取決於微缺陷的形狀和密度，可以認為是個材料常數。

當材料為線彈性，一維本構關系可表示為

岩石斷裂與損傷

多維本構關系可表示為

岩石斷裂與損傷

通過等效性假定，可以建立受損傷材料的上述本構關系；在分析損傷問題時，也需要知道損傷演變規律，下節將通過另外一種途徑詳細講解本構關系和損傷演化規律的建立。

⑹ 微裂紋脆性材料的細觀損傷

微裂紋損傷對岩石、混凝土等脆性材料和復合材料的力學性質有著多方面的顯著影響。下面首先介紹如何利用上節的方法計算微裂紋脆性損傷材料的有效彈性模量；然後，簡單分析細觀損傷演化，以描述微裂紋的形核、擴展和連接。

一、微裂紋脆性損傷材料的有效彈性模量

設三維微裂紋體受到均勻的位移或應力邊界條件：

岩石斷裂與損傷

微裂紋可以看為模量為零的夾雜，則總體的平均應力，平均應變，其包括兩部分：基體的平均應變和所有微裂紋引起的應變。所有微裂紋引起的應變為

岩石斷裂與損傷

式中：［u］為微裂紋面的位移間斷矢量；N是微裂紋面的法向單位矢量；S_k為第k個裂紋面；n為裂紋數量。

對於二維平面情況，設一薄板中含有隨機分布的微裂紋，微裂紋的半長為a，單位面積內的微配沖裂紋數為n。經過計算，由Mori-Tanaka方法得到的有效剪切模量為（Benveniste Y，1986）

岩石斷裂與損傷

有效彈性模量為

岩石斷裂與損傷

其中α=na²為裂紋密度參數。

由自洽方法得到的有效剪切模量為（Benveniste Y，1986）

岩石斷裂與損傷

有效彈性模量為

岩石斷裂與損傷

可以看出，自洽模型的結果在裂紋密度達到0.5多一點時，其有效剪切模量和有效彈性模量就變為0，而Mori-Tanaka方法的結果不出現上述現象。現將基於自洽模型和Mori-Tanaka模型計算有效剪切模量和有效彈性模量繪制為圖11-8所示的結果。

圖11-8 基於不同方法計算損傷材料有效模量與微裂滾賣答紋密度參數關系

二、細觀損傷過程

有了宏觀應力應變本構關系的有效彈性參數式（11-59）和式（11-60），還需要建立裂紋的運動學方程即損傷演化方程，用以描述裂紋或缺陷的生成和擴展。Krajciriovic（1996）認為損傷演化方程應該包括兩個方面：裂紋不穩定擴展的臨界狀態的數學表述和損傷與其共軛的廣義力之間的增量關系。推導這兩個方程同樣要從細觀層次上著大慧手，並對微裂紋運用前面章節所介紹的裂紋擴展的斷裂准則。關於此方面內容不再介紹，有興趣的讀者可閱讀相關文獻。

⑺ 橋梁結構的損傷現代檢測與評估

橋梁結構受力性能的現場檢測是非常重要的，只有檢測數據符合標准才能更好的達到預期效果，每個細節都很關鍵。中達咨詢就橋梁結構受力性能的現場檢測和大家說明一下。
1.橋梁現場試驗的任務
1.1檢驗橋梁設計與施工質量。對於—些新建的大中型橋梁或者具有特殊設計的橋梁，在設計施工過程中必然會遇到許多新問題，為保證橋梁建設，在設計施工過程中必然會遇到許多新問題，為保證橋梁建設質量，施工過程中往往要求進行監測。在竣工後—般還要求進行現場荷載試驗，並把試驗結果作為評定橋梁工程質量優劣的主要技術資料和依據。
1.2判斷橋梁結構的實際承載能力。國內許多早年建成的橋梁其設計荷載等級都偏低，難以滿足現今交通的需要。為了加固、改建，有必要通過試驗確定橋梁的實際承載能力。有時為特殊原因(如超重型車過橋或結構遭意外損傷等)也要用試驗方法確定橋梁的承載能力。
1.3驗證橋梁結構設計理論和設計方法。橋梁工程中的新結構、新材料和新工藝創新不斷，對一些理論問題的深入研究，對某種新方法、新材料的應用實踐，往往都需要現場試驗的實測數據。
1.4橋梁結構自振特性及結構受動力荷載作用產生的動力反應的測試研究。對一些橋梁在動力荷載作用下的動態反應，大跨徑輕柔結構的抗風穩定以及地震區橋梁結構的抗震性能等，都要求通過實測了解橋梁結構的自振特性和動力反應。
2.一些主要橋梁結構體系所需觀測的部位
2.1梁橋。
(1)簡支梁。主要觀測跨中撓度和截面應力(或應變)、支點沉降。附加觀測跨徑四分點的撓度、支點斜截面應力。
(2)連續梁。主要觀測跨中撓度、跨中和支點截面應力(或應變)。附加觀測跨徑l/4處的撓度和截面應力(或應變)、支點截面轉角、支點沉降和支點斜截面應力。
(3)懸臂梁(包括T型鋼構的懸臂部分)主要觀測懸臂端的撓度和轉角、固端根部或支點截面的應力和轉角、T型剛構墩身控制截面的應力。附加觀測懸臂跨中撓度、牛腿局部應力、墩頂的變位(水平與垂直位移、轉角)。
2.2拱橋。主要觀測跨中、跨徑1/4處的撓度和應力、拱腳截面的應力，附加觀測跨徑墉處的撓度和應力、拱E建築控制截面的變位和應力、墩台頂的變位和轉角。
2.3剛架橋(包括框架、斜腿剛架和剛架一拱式組合體系)主要觀測跨中截面的撓度和應力，結點剛近截面的應力、變位和轉角。附加觀測柱腳截面的應力、變位和轉角，墩台頂的變位和轉角。
2.4懸索結構(包括斜拉橋和上承式懸吊橋)主要觀測主梁的最大撓度、偏載扭轉變位和控制截面應力、索塔頂部的水平位移、拉(吊)索拉力。附加觀測鋼索和梁連接部位的撓度、塔柱底截面的應力、錨索的拉力。
上述各種橋梁體系的主要部位是一般靜載試驗必須觀測的部位。方案上應畫出結構簡圖，註明測點和測站的位置、測點總數和測站數等。
3.試驗過程
3.1靜載初讀數。靜載初讀數是指實驗正式開始時的零荷載讀數，不是准備階段調試儀器的讀數。對於新建橋梁，在初讀數之前往往要進行頂壓(一般以部分重車在橋上緩行幾次)。從初讀數開始整個測試系統就開始運作，測量、讀數和記錄人員進入現場各司其職。
3.2載入。按橋上劃定的停車線布置荷載，要安排專人指揮車輛停靠。
3.3穩定後讀數。載入後結構的變形和內力需要有—個穩定過程。對不同的結構這一過程的長短都不一樣，—般是以控制點的應變值或撓度值穩定為准，只要讀數波動值在測試儀器的精度范圍以內，就認為結構已處於相列穩定狀態，可以測量讀數。
3.4卸載讀零。—個工況結束，荷載退下橋去。各測點要讀回零值，同樣要有—個穩定過程。
3.5校核數據。靜載試驗過程中，主要工況至少要重復1次。試驗過程中必須時時關心幾個控制點數據的情況，一旦發現問題(數據本身規律差或儀器故障等)要重新載入測試。這種現場數據校核的做法，可以避免實測數據出現大的差錯。
4.橋梁現場動載試驗
動載試驗可以和靜載試驗連在一起做，也可以單獨做。
現場動載試驗的一般內容是測定橋梁結構在車輛動力作用下的撓度和應變，所用的儀器較靜力試驗時多而且復雜—些，測試要求也比靜力試驗要高。特別是動撓度的測試，除了中小橋梁可搭設固定支架用接觸式電測位移計外，對大中型橋梁可以採用光電型撓度測量儀。
動載試驗較靜載試驗的不同之處主要有以下幾方面。
4.1儀器調試。所有儀器設備在准備階段應已調試完畢，要考慮好記錄的具體方法。如使用動態電阻應變儀，必須根據估計應變的大小確定增益、標定值范圍等，調整記錄速度和記錄幅值等。如果採用計算機動態數據採集系統直接采樣、記存，其增益、標定值等條件沒置大同小異。
4.2車輛控制。要控制好車輛上下橋的車速、位置和時間。要協助駕駛員准確控制好行車速度，注意每次上橋的行車路線。對—些大跨度橋梁，還要確定車輛行駛到各個斷面時的位置信息。
4.3測試記錄。
(1)跑車。跑車測試的目的是判別不同車行速度下橋梁結構的動力響應(如位移或應力的動力增量和時程曲線)，進而可以分析出動力響應與車速之問的關系。給車輛規定各擋車速，要求車輛在橋上保持勻速行進，記錄動力響應的全過程。如果跑車速度相當慢，動測儀器記錄的過程曲線就是對應測點位置的內力影響線或撓度影響線。
(2)剎車。車輛以一定速度行進，到現定位置突然緊急剎車，記錄剎車時的動態增量。
(3)跳車(跨越障礙物)。一般在橋上特徵斷面位置設置一障礙物，模擬路面不平整(以弓形木板較為理想)。當車輛以不同的車速碾過障礙時，測定結構的動態增量。
上述三種不同的車行情況，可以是單輛車，也可以是多輛車。
4.4做好記錄。動載試驗中，影響因素比較多，要注意在各種不同工況中抓住主要內容。如要求記錄結構動力響應的完整過程時，重點應該是記錄信號的完整性；而確定動力增量時，則要求能記錄到響應信號的峰值及其附近的部分信號。
5.單片簡支梁的檢測試驗
橋梁工程中用得最多的梁是鋼筋混凝土和預應力混凝土的簡支梁。單片簡支梁試驗一般是做靜力載入試驗。前面關於實橋靜載試驗的各項准備工作、測試方法等，對單片梁試驗一樣適用。這里介紹預應力混凝土單片梁試驗的—些基本內容。
5.1預應力混凝土梁張拉應力測試。工程技術人員比較關心預應力混凝土梁預應力鋼筋張拉施工前後梁體內的應力大小。因為對預應力混凝土梁來說，設計計算與實際施工之間的差異或一致直接關繫到梁的預應力質量。實際測試往往取梁預應力張拉的主動端、被動端和跨中等三個斷面，以測量張拉前後的應力值。
5.2載入方法。單片梁靜力載入通常用反力架配千斤頂設備，在沒有反力架設備的地方，也採用其他載入方式。荷載、破壞荷載以及實際測試要求進行，一般原則是荷載級差不宜太大，尤其是預應力混凝土梁開裂前後更要分得細些。
每次載入或卸載的持續時間取決於結構變位達到穩定標准時所需要的時間。要求在前一荷載階段內結構變位達到穩定後，才能進入下—個荷載階段。—般做法是，同一級荷載內，小於所用量測儀器的最小分辨值，則認為結構變位達到相列穩定。
5.3抗裂性測試。確定預應力混凝土梁的開裂荷載很重要，實測時可根據下緣鋼筋、混凝土的應變讀數變化規律來判斷。如在梁的下緣混凝土應變與荷載的關系曲線中，由曲線的拐點可確定開裂荷載；在梁的下緣鋼筋應力與荷載的關系曲線中，曲線斜率的顯著變化所對應的荷載即為開裂荷載。
5.4極限承鞔力測定。正常配筋的鋼筋混凝土梁和預應力混凝土梁的正截面破壞標准以下述兩條控制：(1)下緣鋼筋拉應力達到屈服強度；(2)上緣混凝土壓應力達到極限抗壓強度(實際一般做不到)或壓應變達到極限壓應變。
對於某些受剪壓(拉)破壞控制的梁，其極限承載能力的測定標准到目前為止仍不甚明確橋梁結構的損傷現代檢測與評估是非常重要的，了解詳細數據才能判斷是否需要維修保持正常使用，每個細節都很關鍵。中達咨詢就橋梁結構的損傷現代檢測與評估和大家說明一下。
近年來,隨著交通事業的發展,橋梁的重要性與日俱增,但隨著汽車交通量增大、重車交通增加及橋梁所處環境受人為外力及自然災害的影響,使得現役橋梁劣化程度比較嚴重。為保證這些橋梁的功能性及安全性,需對其健康狀況進行損傷檢測及安全評估。
1公路橋梁損傷檢測方法
近幾十年來,針對不同類型的新舊橋梁損傷和老化現象,國內外橋梁研究人員提出了各種各樣的檢測方法。大體上說,目前橋梁結構損傷檢測分為局部檢測法和整體檢測法。
1.1局部檢測技術
局部檢測技術是對結構目標部位進行集中重點的檢查,一般以無損檢測技術為工具,主要用於探測結構的局部損傷,可較精確地對結構缺陷部位進行定位、探查,甚至定量分析。下面重點介紹下無損檢測技術：
傳統的無損檢測（NondestructiveEvaluation,NDE）技術得到了較大發展,目前已有超聲檢測、紅外檢測、聲發射、自然電位檢測、沖擊回波檢測、磁試驗、r或x射線檢測、光干涉、脈沖雷達、振動試驗分析等數十種之多。除振動試驗分析法以外,多數無損檢測技術屬於局部檢測方法。某些無損檢測技術應用橋梁結構上還存在著一些不利因素,如r或x射線檢測法只能檢測一定厚度范圍內的混凝土,對檢測空間有一定要求,且有一定的放射性危險;超聲檢測雖然對鋼結構檢測效果較好,但對混凝土類各向異性材料的檢測不夠准確,檢測設備成本較高;紅外檢測法可遠距、快速的進行檢測診斷,但檢測成本較高且對交通流量有影響。局部檢測方法需要人工作地毯式搜索,雖較費時費力且可靠性差,但對於量大面廣的中小橋梁來說,從技術、經濟上考慮,人工檢測仍然是一種重要的比較現實的技術管理手段。今後的方向是擴大先進檢測技術的應用范圍,並積極研究、應用小型的自動化程度較高的檢測儀器。傳統的檢測方法一般可以對橋梁的外觀及部分結構特性進行監測,對橋梁局部關鍵結構構件、節點可以進行較為合理的損傷判斷,然而難以全面反映橋梁的整體健康狀況,對於橋梁結構的安全程度、剩餘壽命難以作出系統的評估。國內外學者普遍認同並致力於研究的無損檢測方法是結合系統識別、振動理論、振動測試技術、信號採集等跨學科技術的試驗模態分析法。目前,該整體檢測技術在一些局部范圍內取得了積極的效果。一種比較現實的損傷檢測測方法可能是綜合整體損傷定位與局部細化檢測兩種手段的技術。
1.2整體檢測技術
1.2.1整體檢測是從全局上把握整個結構的實際工作狀態,可連續或間隔地檢查結構安全狀態,並可用來指導對損傷可疑部位進行定位和損傷程度評估,提高檢測效率。整體檢測方法可分為靜態檢測方法和動態檢測方法。
1）靜態檢測方法是在橋梁停止使用的狀態下對橋梁進行靜
載試驗,量測與橋梁結構性能相關的靜力參數,如橋梁在靜載下的變形、撓度、應變、裂縫等。通過分析這些參數,可直接判定全橋靜承載能力,並得出結構的強度、剛度及抗裂性能。
2）動態檢測方法（基於振動的測試識別方法）是對橋梁結構
進行動力荷載試驗,利用結構的動力性能是判斷橋梁運營狀況和承載力的依據。該方法是對待測結構系統進行激勵,通過振動測試、數據採集、信號分析與處理,由系統的輸入和輸出確定結構的力學特性,根據結構系統的動力特性來識別損傷。
1.2.2整體檢測技術的現狀
對於特殊、重要的大跨度橋梁,近年來人們致力於整體損傷診斷與評估方法的研究。實時監測與故障診斷技術在發達國家的航空航天、軍工、機械行業中已得到了廣泛應用,許多技術已十分成熟。然而由於大型土木工程結構和材料的復雜性、特殊性,從直接仿照機械振動模態技術出發,籠統的採用單一動力參數指標去評估整個結構的狀態是不合適的。同時,在機械、航空航天行業得到成熟應用的其它技術如感測器的優化布置、結構動力指紋變化的識別,應用於土木工程結構,特別是橋梁結構時都還存在著很多難題。
橋梁結構整體健康監測系統的研究有望改變過去不能及時發現結構故障的被動局面,可以及時地了解結構的整體工作狀態,是以後的發展方向之一。然而,這涉及到3個方面的工作:a工作參數的採集;b工作參數的識別加工得到橋梁工作狀態信息;c根據工作狀態信息給出橋梁健康狀況評估。
目前的工作多集中於前者,後兩項工作仍然處於理論與實踐探索階段,總體來講,難度仍然很大。
1）感測器的優化布置問題結構損傷檢測首先涉及到信號採集技術。在結構損傷檢測研究與實踐中,感測器是個研究重點。大型橋梁結構監測系統,一般包括多種類型和眾多數目的感測器,如香港青馬大橋上設立的永久性健康監測系統,包括700多個風速儀、加速度儀、應變儀、位移儀、溫度儀、水平儀、車載車速儀。眾多的感測器形成了感測器群,從而帶來了感測器優化布置方面的研究。結構中感測器的數量和位置對模型參數估計的質量和偏差有重要影響,然而,獲得結構完整的模態數據對於橋梁這樣的大型結構是不可能的,測量只能得到所有自由度中的一部分模態,而且,這一過程不可避免的會引入誤差和導致損傷檢測難度加大。因此,在考慮成本代價的影響下,確定感測器的類型、數量、位置等布置的最優化或接近最優化,以從有限數量的感測器系統中實現信息的最優採集是損傷檢測的首要關鍵環節。目前已經提出了一些優化演算法,如MAC矩陣非對角元最小化准則、遺傳演算法等。清華大學土木系採用廣義遺傳演算法對香港青馬大橋感測器群最優布點進行了優化設計（1997）,經過實踐檢驗證明該演算法是可行的,並且可以獲得全局最優化或接近最優化。
2）橋梁損傷識別方法
a動力指紋法
動力指紋法是通過分析與結構動力特性相關的動力指紋的變化來判斷結構的真實狀況。通常用到的動力指紋有:頻率、振型、模態曲率、應變模態、傳遞函數、功率譜、模態保證准則（MAC）、坐標模態保證准則（COMAC）、能量傳遞比（ETR）等。使用單一測試動力特徵的方法有頻率比法、振型差法、應變模態法、曲率模態法等;使用多個測試動力特徵的方法有柔度差陣、剛度差陣、均載變形-曲率法、能量損傷指紋、能量商差指紋等;使用其它測試響應的方法如FRF波形指紋法,包括WCC、ATM、SAC等幾個指針。大量的模型和實際結構試驗表明:結構頻率實測較准,但它對局部損傷不敏感;振型尤其是較高階振型對局部剛度變化很敏感,但卻很難精確測量。MAC、COMAC等依賴於振型的動力指紋都存在類似的問題,而模態曲率、應變模態則在低幅值振動測試中變化量級過小而難以起到有效的判別作用。某些指標如ETR、單元模態應變能可以較有效的確定損傷位置或發展,然而這些指標對雜訊比較敏感,容易湮沒於雜訊中。目前已有的研究表明,動力指紋法對實驗室內的簡單模型結構而言是成功的,應用於實際的結構上結果還不太理想。可以說,到目前為止,動力參數法對結構損傷識別的能力仍然十分有限。動力指紋法的成功應用或許需要依賴於尋找新的綜合性損傷指標及試驗技術的發展。
b模型修正法
模型修正法主要利用直接或間接測得的資料通過條件優化約束,不斷的修正結構模型的剛度分布,從而得到結構剛度變化的信息,實現結構的損傷判別與定位。用於無損評估的有限元模型修正方法包括模態柔度法、最優矩陣修正法、靈敏度矩陣修正法、特徵結構分配法、測量剛度改變法和綜合模態參數法。由於技術上的原因,通常只有結構的一些識別較好的低階模態被用於有限元模型修正。然而事實是,只有對應於高階頻率的模態對結構的損傷定位是敏感的,低階模態對確定損傷位置並無明顯貢獻,反而增加了計算工作量。這種方法的缺陷在於測試不可能得到結構的完整模態集且測量中的信噪比較低,因而由測試數據難以給出足夠的修正信息,導致了解的不惟一性。
c人工神經網路法
Rajagopalan等人（1996）論述了在無損檢測與評估領域中人工智慧（AI）的兩個應用途徑。他們認為AI中基於知識的系統（KBS）和人工神經網路（ANN）可以合適地應用於NDE中。人工神經網路是在研究神經網路中對人腦神經網路的某種簡化、抽象和模擬。神經網路具有集體運算能力、自適應的學習能力、還有較強的容錯性、魯棒性,能進行聯想、綜合和推廣。
有研究者認為,傳統的損傷評估演算法基於精確的數學建模,而對於復雜結構的性能尚未達到精確理解的程度;而神經網路法可以保存結構損傷與未損模式,並可進行自學習,進行對比分析就可辨識損傷。
近年來,人工神經網路已在濾波、譜估計、信號檢測、系統辨識、模式識別等方面得到了成功的應用。神經網路識別法可以解決傳統模式識別中的高噪音干擾和模式損失等缺點。利用人工神經網路法,結合小波分析技術,可對橋梁監測信號進行預處理和損傷特徵提取;由於橋梁結構損傷檢測得到的測試數據的不完備性,神經網路法可以利用有限的數據訓練,用不完備的數據識別在無數學模型的情況下可以較好的解決非線性和不確定性引起系統的辨識問題。目前應用於結構損傷識別的有基於誤差反向傳播演算法的神經網路（BP）、徑向基函數神經網路（RBF）、自組織神經網路（ART）等。人工神經網路法的主要局限性在於訓練數據集的獲取,其准確性在很大程度上取決於訓練數據集的完備程度。
3）環境激勵下的系統響應識別
結構振動測試中的激振技術可以採用激振設備或其它激振手段如發射火箭、爆炸、人工地震等等。在橋梁結構中採用專用激振設備或人工激振往往需要關閉交通或是引起結構損傷,採用重型激振設備往往也會增加系統識別的成本。而利用作用於橋梁結構上的車輛、行人、風及其組合等自然環境激勵進行結構系統識別則具有很多優點:不需打斷交通流,無需布置貴重設備,且方便省時。
環境激勵輸入實際上是無法確切知道的,因此環境激勵系統識別是只知信號輸出而不知信號輸入的系統識別法,這是對傳統的系統識別法的一個挑戰。然而,環境激勵響應一般振動幅值小、隨機性強、易受雜訊影響、數據量大,需要一些特殊的識別技術。國外學者基於不同用途提出的識別方法有:基於功率譜密度的峰值法、基於離散時間數據的ARMA模型、自然激勵技術、隨機子空間法等。任偉新對頻域識別的峰值法（PP）和時域識別的隨機子空間法（SSI）進行了比較,並針對一幢15層高的鋼筋混凝土建築和一座鋼拱橋進行了應用分析,結果表明:PP法具有簡單、快捷、實用的優點,但結構阻尼無法識別,且振型識別精度不高;而SSI法計算工作量大,但識別質量較高;由此建議現場試驗時用PP檢查數據並初步識別結構的動力特性,然後再用SSI法做進一步分析以確保結果的正確性。
4）專家系統
結構的損傷診斷與評估不僅需要深厚的理論基礎,而且需要豐富的專家經驗。基於知識的專家系統匯集了專家們的知識,突破時域限制,使損傷診斷與評估逐漸走向智能化、自動化。目前,在橋梁損傷評價與維修對策中已有應用和開發專家系統的嘗試。專家系統一般都融合了模糊理論,以適應處理不確定性信息的能力。由於專家系統是基於符號的推理系統,具備解釋功能,但獲取知識困難,而人工神經網路具備學習能力,但不具備解釋能力,將專家系統和人工神經網路結合起來建立結構損傷智能診斷系統顯現出了良好的發展前景。
2橋梁結構安全評估與壽命預測
橋梁結構從正常到不正常的發展,導致缺陷發生的過程稱為裂化過程或損傷過程。損傷檢測的目的是為了對橋梁進行客觀的評價,以此來指導車輛通行,為橋梁維護、合理有效的加固提供科學依據,並為橋梁發展趨勢及剩餘壽命進行合理預測。
2.1橋梁結構的安全評估
橋梁安全評估分初步評估和詳細評估兩個層次。初步評估可快速篩選出大量橋梁的安全性程度,再由主管部門配合該橋梁的重要性程度,決定是否需要進行詳細評估。
1）初步評估。
根據影響橋梁耐震、耐荷及耐沖刷能力的項目,以填表方式評定各項目的分數,再綜合獲得整體分數,據以判定受評價橋梁耐震、耐荷及耐沖刷能力是否足夠或有疑慮或不足。
2）詳細評估。
根據橋梁實際現有情況,配合最新相關設計規范資料,經詳細結構分析後計算橋梁耐震及耐荷能力。經詳細評估後顯示安全性不足的橋梁,應立即進行補強工作,且橋梁安全評估所獲得的信息,應當作補強工作的重要參考依據。
2.2壽命預測
橋梁結構的使用壽命或耐久年限,是指在役橋梁在正常使用和正常維護條件下,仍然具有其預定使用功能的時間。在進行壽命預測之前,首先必須明確結構的預定功能是什麼,如何判斷結構的功能失效,即極限狀態的定義,這是結構壽命預測與剩餘壽命評估的關鍵。橋梁結構的使用壽命與材料性能、細部構造、使用狀態、劣化機理等許多因素有關,且諸多因素相互作用很難量化。現在有各類預測方法,目前的常用方法有經驗預測法、數學模型預測法及壽命預測隨機法。
3.結語
橋梁結構損傷檢測與評估涉及到結構、通訊、計算機、管理科學等多個學科領域,系統論、資訊理論、控制論、非線性科學等最新技術都在其中有廣泛應用。總體上說,仍然處於初步探索階段。隨著各學科的進一步交叉與同步發展,相信橋梁結構的健康監測與評估這一門新興的科學將會得到較大的發展。橋梁的長期實時或定時在線自動監測、健康狀況評估（包括特大自然或人為災害後的快速評估）、交通管理與維修決策融為一體的綜合性決策系統也會盡快實現。
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⑻ 對材料分析的方法主要有哪些

材料分析方法：
1、化學橋悔分析：化學分析又稱經典分析，包括滴定分析和重量分析兩部分，是根據樣品的量、反應產物的量或所消耗試劑的量及反應的化學計量關系，經計算得待測組分的含量。化學分析是鑒別材料中附加成分的種類、含量，是剖析材料組成、准確定量的必要手段。
2、差熱分析：熱分析是研究熱力學參數或物理參數與溫度變化關系分析的方法，可分性材料晶型轉變、熔融、吸附、脫水、分解等物理性質，在物理、化學、化工、冶金、地質、建材、燃料、輕紡、食品、生物等領域得到廣泛應用。通過熱分析技術的綜合應用可以判斷材料種類、材料組分含量、篩選目標材料、對材料加工條件、 使用條件做出准確的預判，是材料分析過程中非常重要的組成部分。
3、元素分析：元素分析是研究被測元素原子的中外層電子由基態向激發態躍遷時吸收或者放出的特徵譜線的一種分析手段，通過特徵譜線的分析可了解待測材料的元素組成、化學鍵、原子含量及相對濃度。元素分析針對材料中非常規組分進行前期元素分析，輔助和佐證色譜分析，是材料分析中必不可少的環節。
4、光譜分析：光譜分析是通過對材料的發射光譜、吸收光譜、熒光光譜等特徵光譜進行研究以分析物質結構特徵或含亂粗量的方法，光譜分析根據光的波長分為可見、紅外、紫外、X射線光譜分析。利用光譜分析可以精確、迅速、靈敏的鑒別材料、分析材料分子結構、確定化學組敏陪正成和相對含量。是材料分析過程中對材料進行定性分析首要步驟。
5、色譜分析：是材料不同組分分子在固定相和流動相之間分配平衡的過程中，不同組分在固定相上相互分離，已達到對材料定性分析、定量的目的。根據分離機制，色譜分析可以分為吸附色譜、分配色譜、離子交換色譜、凝膠色譜、親和色譜等分析類別，通過各種色譜技術的綜合運用，可實現各種材料的組分分離、定量、定性分析。
6、聯用（介面）技術：通過不同模式和類型的熱分析技術與色譜、光譜、質譜聯用（介面）技術實現對多組分復雜樣品體系的分析，可完成組分多樣性、體系多樣性的材料精確、靈敏、快捷的組分、組成測試，是非常規材料剖析過程中不可或缺分析方法。

⑼ 模擬損傷參數如何獲得

1.模擬損傷參數可以通過實驗測試獲得，通過分析測試結果，可以確定損傷的模式、程度和原因，從而推導出相應的模擬損傷參數。
2.模擬損傷參數也可以通過理論分析獲得，例如，可以通過考慮材料彈性模量、材料塑性模量、應變能量、熱膨脹系數等參數，來確定模擬損傷參數。寬祥
3.模擬損傷參數也可以通過實驗室源巧埋模擬獲得，例如，可以通過實驗室模擬高溫對雹螞材料形變、局部損傷和疲勞損傷的影響，來確定模擬損傷參數。
4.模擬損傷參數也可以通過計算機模擬技術獲得，例如，可以通過計算機模擬技術獲得材料表面損傷參數，來計算材料表面缺陷的形變特性，從而確定模擬損傷參數。

⑽ 分析材料的方法有哪些了

各種工程材料因成分及結構的不同，而貝有不同的物理性質及機械性質，使用各種試驗儀器去測定材料的物理性質、機械性質、化學性質或分析其內部組織者稱為材料試驗。根據試驗性質之不同，其試驗方法可分類為:
(一)機械性質試驗:
常用的包括硬度試驗、拉伸試驗、抗壓試驗、衝擊試驗、疲勞試驗、磨耗試驗及彈性試驗等。
(二)金屬組織檢驗:
包括利用顯微鏡觀察材料之結晶構造及火花試驗。
(三)物理性試驗:
包括膨脹試驗、熱傳導試驗、電阻值的測定及電流等。
(四)化學性試驗:
分析材料的化學元素組成成分。