基于壓電阻抗健康監(jiān)測的實驗及有限元仿真分析.pdf

1、近年來，以壓電片作為傳感器的壓電阻抗技術(shù)憑借其對初始損傷敏感、可實時在線監(jiān)測等優(yōu)點，依靠壓電材料和計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，逐漸成為一種新型的無損檢測技術(shù)。其原理為:結(jié)構(gòu)損傷會改變結(jié)構(gòu)的機(jī)械阻抗，由于壓電材料具有機(jī)電耦合效應(yīng)，可通過粘貼在主體結(jié)構(gòu)表面或埋入內(nèi)部的壓電片電阻抗的變化來判斷結(jié)構(gòu)的損傷。本文所開展的主要研究工作和取得的主要成果為:
　　(1)為研究及消除溫度對阻抗信號的影響，提取壓電片在不同水溫下的電導(dǎo)納信號。實驗結(jié)果表明:

2、隨著溫度的升高，電導(dǎo)納頻譜將向上移動，峰值對應(yīng)的頻率也隨之增大;壓電片在10℃-70℃以內(nèi)可以很好的工作，不會由于高溫而影響其性能;提出一種溫度補(bǔ)償方法來消除溫度對電導(dǎo)納信號的影響，并驗證了此方法的有效性。
　　(2)對混凝土立方體標(biāo)準(zhǔn)試塊裂縫深度的定量發(fā)展進(jìn)行了監(jiān)測。提取壓電片在混凝土試塊健康狀況和不同損傷工況下的電導(dǎo)納信號，實驗結(jié)果表明:隨著裂縫損傷的發(fā)展，壓電片電導(dǎo)納頻譜發(fā)生了變化;壓電片-粘結(jié)層-主體結(jié)構(gòu)耦合系統(tǒng)的共振頻率

3、及電導(dǎo)信號峰值能表征混凝土裂縫深度的發(fā)展，但其存在穩(wěn)定性缺陷;研究并證明了MAPD、RMSD和CCD三個傳統(tǒng)損傷指標(biāo)判斷結(jié)構(gòu)損傷的有效性。
　　(3)對混凝土梁裂縫位置的變化進(jìn)行了監(jiān)測。提取壓電片在混凝土梁健康狀況和不同損傷工況下的電導(dǎo)納信號，實驗結(jié)果表明:隨著裂縫位置的變化，壓電片電導(dǎo)納頻譜發(fā)生了變化;損傷指標(biāo)CCD值與裂縫的位置幾乎成線性關(guān)系。
　　(4)利用通用有限元軟件ANSYS建立自由壓電片、混凝土試塊和混凝土梁有