基于壓電阻抗方法的結構健康監(jiān)測與損傷識別研究.pdf

1、各類特種設備及大型的工程結構能否在使用期間安全的運行始終是人們關心的重點，基于聲、光、電、磁等原理發(fā)展起來的各類無損檢測方法也很多，但很多無損檢測方法要求工廠停車或設備停運，因此并不能掌握運行中的在役設備的健康狀況，而且對檢測人員的專業(yè)經(jīng)驗要求很高，所以人們迫切需要適用范圍廣、可靠性高的健康監(jiān)測方法。本文利用基于壓電元件的阻抗方法對板類結構的損傷以及螺栓松動的監(jiān)測與損傷識別進行了分析及實驗研究。對圓形薄片的PZT壓電元件利用ANSYS軟

2、件進行了數(shù)值靜力分析和阻抗特性分析，研究了在不同頻率激勵下的電荷分布及阻抗譜，完成了壓電阻抗方法在板類結構的損傷監(jiān)測和機械螺栓組松動的監(jiān)測及定位研究。具體的研究工作如下:
　　 1.分析了常見的結構健康保障方法的特點以及常用的無損檢測方法的不足，論證了基于壓電元件的阻抗方法在結構健康監(jiān)測上良好的應用潛力以及在損傷識別上的重要意義;
　　 2.介紹了國內(nèi)外的基于壓電元件的阻抗方法的相關學術研究，研究了壓電元件的力學和電學特

3、性，闡述了它在SHM領域上的基本原理，重點是其理論模型的建立;
　　 3.利用數(shù)值模擬軟件ANSYS對薄圓片型壓電元件進行了靜力分析、模態(tài)分析以及諧響應分析，直觀地得到其自身的一些特性，為后續(xù)實驗提供了重要參考;
　　 4.搭建了以阻抗分析儀、PZT壓電元件以及板結構為核心的試驗平臺，對壓電阻抗方法在板結構健康監(jiān)測上的應用進行了深入研究，研究了可能影響PZT阻抗特性的激勵信號電壓和導線長度等外在因素，選取了合適的算法得到