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論文中文名稱:土、建工程之脆延性固材於熱力-固力耦合下之巨-微觀破壞特徵及火害度判識 [以論文名稱查詢館藏系統]
論文英文名稱:Fire-damaged Identification of Both Brittle and Ductile Materials by Coupling a Nondestructive Acousto-optic Technique [以論文名稱查詢館藏系統]
院校名稱:臺北科技大學
學院名稱:工程學院
系所名稱:土木工程系土木與防災碩士班(碩士在職專班)
畢業學年度:103
畢業學期:第二學期
中文姓名:曹祖璟
英文姓名:Tsu-Ching Tsao
研究生學號:102428028
學位類別:碩士
語文別:中文
口試日期:2015/07/29
指導教授中文名:陳立憲
口試委員中文名:王天志;張大鵬;雷明遠
中文關鍵詞:非破壞檢測聲射法電子斑紋干涉術壓-剪波速比
英文關鍵詞:Nondestructive techniquesAcoustic emissionElectronic speckle pattern interferometryVelocity ratio
論文中文摘要:本研究針對鋼筋混凝土構材中之脆性材(混凝土)與延性材(鋼材),分別進行火害前、後之單軸壓縮試驗(脆性材)與單軸拉伸試驗(延性材),佐以同步化耦合非破壞檢測法之聲射法 (Acoustic Emission, AE)與電子斑紋干涉術 (Electronic Spackle Pattern Interferometry, ESPI)分別觀察材料「內、外部」破壞特徵(巨觀之強度、勁度、韌度與微觀之叢聚、初裂、裂衍之對應關係),並以巨觀式超音波脈衝量測技術 (Ultrasonic Pulse Velocity, UP)之壓-剪波速比探知其構材受熱傳破壞後之傷損情況,並建立全域性(由材料微、巨觀與內、外部)之材料破壞特徵,希冀能先於實驗室施測並收集相關試驗做為日後資料庫建置之巨-微觀火害破壞特徵(短期目標),同時配合未來在外業方面,可立即於現場量測VP、VS、VP⁄VS 並建置其前述之巨-微觀資料庫之關聯性(中期目標);則可藉由內外業蒐集之資料並驗證V_P⁄V_S 指標之正確性,日後可供現場火害破壞程度與結構安全之判定,藉以提升建築結構物之防火安全。
研究成果顯示,脆性材之混凝土與延性材之鋼板,巨觀層面之勁度、強度、韌度均因受熱驅破壞下而減少,強度降低約25 %,由微觀層面,聲射事件數受溫度影響甚鉅,隨著溫度增加而有遞減之趨勢,光干涉之影像判識,材料於尖峰強度前即產生表面初裂,已從變形連續至變形不連續,而超音波脈衝量測VP、VS均因材料受熱驅破壞而下降,巨觀之勁度、強度、韌度亦下降,若以VP⁄VS 作為火害辨識指標則不降反增,非破壞檢測技術運用於材料受熱驅破壞課題適確可行,值得進一步探討之。
論文英文摘要:Associated with synchronized nondestructive techniques of acoustic emission (AE) and electronic speckle pattern interferometry (ESPI), macro- and micro-scale failure of reinforced concrete (including both brittle concrete and ductile steel materials) will be examined corresponding to entire true loading histories of both uniaxial compressive tests in concrete and tensile tests in steel bar before and after fire damage respectively.

Objective in the plan will aim at the fire-driven damage/fracture characteristics such as micro-seismic activities, evolution from displacement continuity field to discontinuity (micro-crack initiation/propagation), and post-peak stability problem will be observed from coupled AE and ESPI by controlling the COD (crack opening displacement) as a feedback signal to conduct the closed-loop experiences. Furthermore, this study will propose a velocity ratio, defined as Vp/Vs, to be a useful index potentially to identify the degree of fire damage in field.
論文目次:摘 要 I
ABSTRACT I
目錄 I
表目錄 IV
圖目錄 V
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 範圍與方法 1
1.3 流程與內容 2
第二章 文獻回顧 4
2.1 國內外火害工程研究 5
2.1.1 國內外火害工程沿革 5
2.1.2 建築物火災之發展過程 7
2.1.3 國內外相關耐火規範 9
2.2混凝土與鋼材受高溫後之材料性質變化 11
2.2.1 材料之基本熱學性質 11
2.2.2 混凝土材料高溫後之物性與化性變化 18
2.2.3 鋼材(鋼筋)材料高溫後之物性變化 23
2.3完整加載歷程曲線與微-巨觀破壞演化 24
2.3.1 混凝土單軸壓縮試驗 24
2.3.2 鋼筋單軸拉伸試驗 27
2.4 熱力驅動破壞之沿革 28
2.5非破壞檢測-聲射(AE)技術之沿革 30
2.5.1 聲射原理 31
2.5.2 聲射技術定位準則 33
2.6非破壞檢測-電子斑紋干涉術(ESPI)之沿革 35
2.6.1 光測力學基本理論 35
2.6.2 電子斑紋干涉術 36
2.6.3 斑點效應特性 37
2.6.4 面內位移系統 37
第三章 材料與破壞實驗與非破壞檢測 41
3.1 試驗材料 41
3.2破壞性試驗之儀設建置 44
3.3.1 萬能油壓伺服系統 44
3.3.2 單軸壓縮試驗 45
3.3非破壞性試驗之檢測儀設建置 47
3.3.1 聲射訊號擷取技術 47
3.3.2 電子斑紋干涉術 49
3.3.3超音波脈衝量測 54
3.4 試驗方法與流程 54
3.4.1 伺服器系統校正 55
3.4.2 非破壞性聲-光檢測校正 55
3.4.3 超音波脈衝量測儀校正 57
3.4.4 單軸壓縮破壞試驗步驟 58
3.4.5 單軸拉伸破壞試驗步驟 60
第四章 試驗結果與分析 61
4.1試驗參數說明 61
4.2 熱驅破壞前、後混凝土單軸壓縮試驗 64
4.2.1 單壓試驗之巨觀層面 65
4.2.2 單壓試驗之微觀層面 67
4.3 熱驅破壞前、後脆、延性固材之成果 70
4.3.1 混凝土單壓試驗巨、微觀尺度之力學行為 74
4.3.2 鋼板拉伸試驗巨、微觀尺度之力學行為 80
第五章 結論與建議 87
5.1 結論 87
5.1.1 破壞性儀設 87
5.1.2 非破壞檢測儀設 88
5.1.3 超音波脈衝檢測 88
5.2 建議 90
5.2.1 試驗材料之建議 90
5.2.2 破壞性實驗之建議 90
5.2.3 非破壞性檢測之建議 91
參考文獻 93
附錄A 委員意見回覆表 96
符號對照表 100
中英對照表 102
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