主動(dòng)多激勵(lì)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制與應(yīng)用.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)是設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷的基礎(chǔ)，而智能材料與結(jié)構(gòu)的應(yīng)用是進(jìn)行結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)。壓電陶瓷能與基體材料很好結(jié)合，具有制備容易、耐熱、耐濕、強(qiáng)度高、頻響寬等特點(diǎn)，另外它具有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng)，即當(dāng)它受到機(jī)械力變形時(shí)，能產(chǎn)生電勢(shì)，對(duì)它施加電壓時(shí)，能改變其機(jī)械尺寸，因此它在智能材料結(jié)構(gòu)中既能用作傳感元件又能用作驅(qū)動(dòng)元件。與其它壓電陶瓷相比，鋯鈦酸壓電陶瓷（PZT）有較好的機(jī)電耦合系數(shù)、壓電常數(shù)、機(jī)械品質(zhì)因數(shù)、居里溫度和穩(wěn)定性等，

2、因此，PZT能廣泛應(yīng)用于智能材料結(jié)構(gòu)中。
　　本文研究的目的在于開發(fā)一個(gè)主動(dòng)的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用壓電激勵(lì)器和傳感器的嵌入網(wǎng)絡(luò)診斷技術(shù)，來(lái)檢測(cè)各向同性板中損傷的位置和尺寸。主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本思想是：采用驅(qū)動(dòng)器在復(fù)合材料表面激發(fā)主動(dòng)監(jiān)測(cè)信號(hào)，與此同時(shí)傳感器在同一表面的其他一個(gè)或多個(gè)地方接收結(jié)構(gòu)響應(yīng)信號(hào)，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析，據(jù)此對(duì)結(jié)構(gòu)中的損傷進(jìn)行監(jiān)測(cè)。多激勵(lì)是指用多個(gè)壓電陶瓷做為激勵(lì)源，而且每一個(gè)壓電陶瓷都可以同時(shí)作為激勵(lì)和響應(yīng)，可以輪換使

3、用，因此是多點(diǎn)激勵(lì)，多點(diǎn)響應(yīng)。多激勵(lì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：靈活方便、損傷的定位準(zhǔn)確度高，可以進(jìn)行多點(diǎn)測(cè)量，反復(fù)定位。因此利用PZT進(jìn)行做多激勵(lì)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)有廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文對(duì)主動(dòng)多激勵(lì)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了應(yīng)用，對(duì)壓電陶瓷應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的原理進(jìn)行了深入的研究，確定壓電陶瓷尺寸和頻率的對(duì)應(yīng)關(guān)系，確定壓電陶瓷的極化方式和電極引出方式。對(duì)鋁板，復(fù)合材料板，支架結(jié)構(gòu)進(jìn)行了無(wú)損傷情況下的試驗(yàn)。對(duì)于無(wú)損傷情況，利用本系統(tǒng)對(duì)鋁板結(jié)