基于壓電薄膜的結構應變與損傷檢測研究.pdf

1、PVDF壓電薄膜是一種智能傳感元件，其良好的性能使PVDF壓電薄膜在結構損傷檢測領域有廣闊的發(fā)展空間。本文對PVDF壓電薄膜的多項性質(zhì)進行了系統(tǒng)研究，并采用實驗方法驗證了PVDF壓電薄膜性質(zhì)的準確性。 首先，根據(jù)壓電方程推導了在非接觸測量方式下，電壓表測量電壓和結構表面應變分量之間的關系式，并對購置的PVDF壓電薄膜進行了標定實驗。 其次，針對目前PVDF壓電薄膜在船舶與海洋工程結構表面應變傳感應用方面存在的一些缺陷，提

2、出一種將壓電薄膜保護在結構的油漆涂層下面，并采用非接觸式靜電電壓表檢測薄膜表面感應電荷的結構表面應變測量方法。然后，從靜電電壓表探頭的測量原理，分析了探頭和被測表面之間的零電場技術，從理論上預測可以對埋藏在油漆涂層下的PVDF壓電薄膜進行感應電荷檢測。最后在一塊平滑鋼板試件上粘貼10枚壓電薄膜，并進行表面油漆噴涂處理，通過試件單向加載實驗，測量油漆涂層下的薄膜表面感應電荷。實驗結果表明，覆蓋在PVDF表面的油漆涂層有無和不同厚度對電荷信

3、號的采集影響很小，幾乎可以忽略不計。該方法在應用上具有可行性和明顯的工程意義。 第三，為簡化操作程序，解決工程實際測量中的實際問題，提出了一種基于壓電特性的組合PVDF壓電薄膜。這種組合PVDF壓電薄膜具有多項優(yōu)于普通PVDF壓電薄膜的特點，能夠大幅度節(jié)省測量成本。 最后，提出了一種利用PVDF壓電薄膜來測量結構表面裂紋深度的實驗方法。首先，從無限體埋藏裂紋表面法向位移間斷的解析解入手，推導了結構表面裂紋張開位移和深度之