本发明涉及结构监测修复，尤其是一种基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法及系统。
背景技术：
1、桥梁结构裂缝的产生及扩展一直是土木工程中亟待解决的难点问题之一；由于收缩，水化热和温度变化等原因，桥梁在工作过程中发生物理结构的变化，会不可避免地产生裂缝；伴随着裂缝的产生扩展甚至贯穿，将直接影响桥梁的防水性，耐久性和承载能力，极大增加了发生安全事故的风险；因此，非常有必要采取措施控制桥梁结构裂缝的产生及扩展。
2、形状记忆合金材料具有形状记忆效应、伪弹性、高强度比、耐腐蚀和耐磨损等诸多优良性能，所以形状记忆合金及其复合材料引起了智能材料研究领域的广泛关注；为了控制混凝土裂缝的产生及扩展，业内专家提出将形状记忆合金材料与混凝土材料相结合，从而抑制混凝土裂缝的产生及扩展，同时通过其形状记忆效应完成对裂缝的修复；然而，现有的相关研究主要是通过实验测试和数值模拟来表征材料的力学性能，对于形状记忆合金材料在不同初始状态下的裂缝监测理论并未深入研究，并且对于形状记忆合金驱动混凝土梁的损伤修复并没有一种行之有效的方法。
3、本发明提出一种基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法及系统，本发明对实际工程中形状记忆合金和混凝土梁的结构条件进行了合理优化，考虑了温度和载荷对形状记忆合金电阻特性与回复应变驱动的影响，在形状记忆合金驱动下对混凝土梁的损伤进行修复，同时评估修复效果，并且由于本方法并没有过多涉及混凝土的材料属性，因此对基体材料具有一定的通用性。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法及系统。
2、为了实现上述目的，第一方面，本发明提供了一种基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法，所述方法包括如下步骤：获取形状记忆合金的材料特性参数；利用所述材料特性参数获得模型参数；根据所述模型参数得到所述形状记忆合金的应变关系式；依据所述应变关系式获取混凝土梁损伤应变与所述形状记忆合金之间的变化关系式；基于所述形状记忆合金的驱动对混凝土梁损伤进行修复，并利用表达式对所述修复的情况进行描述。本发明提出基于形状记忆合金驱动对混凝土梁的损伤进行修复，对混凝土梁的损伤监测与修复机理展开详尽的研究，提出混凝土梁损伤监测及修复理论，实现了较为精确的混凝土梁裂缝损伤监测，损伤修复和修复效果评估。
3、可选地，所述获取形状记忆合金的材料特性参数，包括：测定马氏体弹性模量、奥氏体弹性模量、泊松比和最大相变应变；获取重定向的临界应力；获得形状记忆合金的相变临界温度；测量马氏体和奥氏体形状记忆合金的热膨胀系数；计算马氏体和奥氏体形状记忆合金的应力影响系数；得到与所述形状记忆合金电阻率有关的初始参数。本发明通过获取形状记忆合金的材料特性参数，依据所得特性参数全面地描述形状记忆合金材料的力学性能特征，所述特性参数在后续的理论研究和实际应用中具有重要的使用价值，同时为本发明方法步骤提供有力的数据支持。
4、可选地，所述基于所述材料特性参数获得模型参数，包括：对有关相变的所述模型参数进行表示；描述重定向过程中非孪晶马氏体体积分数的第一变化规律；表述相变过程中马氏体体积分数的第二变化规律。本发明基于形状记忆合金的材料特性参数获得模型参数，提升流程步骤的严谨性和可靠性，同时能够更好地理解形状记忆合金材料在相变应变过程中的性能变化，并且为后续研究奠定了理论数据基础。
5、可选地，所述根据所述模型参数得到所述形状记忆合金的应变关系式，包括：依据获得的所述模型参数构建模型；利用所述模型得到所述形状记忆合金的应变关系式。本发明通过构建的模型，推导出形状记忆合金在一定条件下的应变关系式，不仅强化了方法流程的系统性与逻辑性，而且准确地描述了形状记忆合金的物理应变特性，为深入研究形状记忆合金材料的力学行为奠定了坚实基础，也为实际工程应用中的结构设计与性能优化提供了理论依据，极大提升了理论研究的学术价值与应用前景。
6、可选地，所述利用所述模型得到所述形状记忆合金的应变关系式，具体包括：
7、
8、其中，εs为形状记忆合金材料当前应变，ε0为形状记忆合金材料初始应变，σ为形状记忆合金材料当前所受应力，σ0为形状记忆合金材料初始所受应力，es为形状记忆合金材料弹性模量，αs为形状记忆合金材料的热膨胀系数，t为当前环境温度，t0为初始环境温度，εl为最大相变应变，ξs为当前非孪晶马氏体体积分数，ξs0为初始非孪晶马氏体体积分数。本发明利用表达式明确地描述形状记忆合金材料在一定条件下的应变关系，利用公式将形状记忆合金材料的物理行为直观具象化，提升了后续理论研究的可行性，同时增强了本发明方法的可行性和实用价值。
9、可选地，所述依据所述应变关系式获取混凝土梁损伤应变与所述形状记忆合金之间的变化关系式，包括：采用表达式对所述形状记忆合金的电阻特性参数进行表示；根据所述电阻特性参数建立混凝土梁损伤应变与所述形状记忆合金的变化关系式。本发明将混凝土梁在受力过程中产生的损伤应变与形状记忆合金电阻变化特性相联结，不仅拓宽了结构监测的技术路径，而且显著提升了本方法的实用性，通过构建两者之间的关系式，以明确的表达式量化应变与电阻变化的对应关系，增强了方法的严谨性，为工程结构损伤预警，安全评估及修复决策提供了数据支持与理论依据。
10、可选地，所述根据所述电阻特性参数建立混凝土梁损伤应变与所述形状记忆合金的变化关系式，具体包括：
11、
12、其中，εf为混凝土梁损伤应变，δr为形状记忆合金的电阻相对变化值，δδ为电阻率相对变化率，v为泊松比，σc为混凝土梁所受应力，ec为混凝土梁弹性模量，αc为混凝土梁的热膨胀系数，t为当前环境温度，t0为初始环境温度，r为形状记忆合金当前电阻值，r0为形状记忆合金初始电阻值。本发明以表达式准确诠释混凝土梁损伤应变与形状记忆合金电阻特性的内在联系，直观易懂，流程简洁且严谨，显著提升方法的精确度与实用性，为实际工程应用中的监测方法与材料研究提供了新选择。
13、可选地，所述基于所述形状记忆合金的驱动对混凝土梁损伤进行修复，并利用表达式对所述修复的情况进行描述，包括：在所述混凝土梁上施加载荷直至所述混凝土梁结构出现损伤应变；撤销所述载荷并升高温度，非孪晶马氏体发生奥氏体相变使得所述形状记忆合金逐渐恢复原样；基于所述形状记忆合金驱动修复所述混凝土梁的损伤应变，并利用表达式对所述混凝土梁损伤的修复情况进行描述。本发明利用形状记忆合金对混凝土梁的损伤进行修复，并用表达式对修复情况进行描述，量化修复过程，使修复效果直观地呈现，有助于对修复过程的理解，增强了理论研究的可行性。
14、可选地，所述基于所述形状记忆合金驱动修复所述混凝土梁的损伤应变，并利用表达式对所述混凝土梁损伤的修复情况进行描述，具体包括：
15、
16、其中，εf为混凝土梁损伤应变，σs为相变开始的临界应力，ea为形状记忆合金材料奥氏体弹性模量，ξ为马氏体体积分数，em为形状记忆合金材料马氏体弹性模量，σc为混凝土梁所受应力，ec为混凝土弹性模量，εl为最大相变应变，ξs为重定向过程中非孪晶马氏体体积分数，ξs0为非孪晶马氏体初始体积分数，αs为形状记忆合金材料的热膨胀系数，αc为混凝土梁的热膨胀系数，t为当前环境温度，t0为初始状态环境温度。本发明以表达式量化形状记忆合金修复混凝土梁的效果，既简化了操作流程，又直观展现了修复情况，使工程技术人员能够及时把握修复情况，及时采取针对性的措施，提升修复效率与质量，增强了工程应用的价值。
17、第二方面，本发明提供了一种基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复系统，所述系统执行本发明提供的基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法，所述系统包括输入设备、输出设备、处理器和存储器，其增益在于：本发明所集成的硬件设施拥有优良的性能，所述输入设备、输出设备、处理器和存储器之间相互连接，各个部件间信息传递流畅，通过多个硬件设施交互作用，构建起一个高效的信息处理系统。本发明所述系统利用形状记忆合金的独特物理特性，实现了对混凝土梁裂缝损伤的准确修复，并通过表达式和图形数据直观地展现修复情况，对于工程技术人员具有重要的参考价值。
1.一种基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法，其特征在于，所述获取形状记忆合金的材料特性参数，包括：
3.根据权利要求2所述的基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法，其特征在于，所述基于所述材料特性参数获得模型参数，包括：
4.根据权利要求3所述的基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法，其特征在于，所述根据所述模型参数得到所述形状记忆合金的应变关系式，包括：
5.根据权利要求4所述的基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法，其特征在于，所述利用所述模型得到所述形状记忆合金的应变关系式，具体包括：
6.根据权利要求4所述的基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法，其特征在于，所述依据所述应变关系式获取混凝土梁损伤应变与所述形状记忆合金之间的变化关系式，包括：
7.根据权利要求6所述的基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法，其特征在于，所述根据所述电阻特性参数建立混凝土梁损伤应变与所述形状记忆合金的变化关系式，具体包括：
8.根据权利要求6所述的基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法，其特征在于，所述基于所述形状记忆合金的驱动对混凝土梁损伤进行修复，并利用表达式对所述修复的情况进行描述，包括：
9.根据权利要求8所述的基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法，其特征在于，所述基于所述形状记忆合金驱动修复所述混凝土梁的损伤应变，并利用表达式对所述混凝土梁损伤的修复情况进行描述，具体包括：
10.一种基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复系统，其特征在于，系统包括输入设备、输出设备、处理器和存储器，所述输入设备、输出设备、处理器和存储器之间相互连接，其中，所述存储器用于存储计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述处理器被配置用于调用所述程序指令，执行如权利要求1-9任一项所述的基于形状合金驱动的混凝土梁损伤修复方法。
