壓電智能結(jié)構(gòu)的損傷識(shí)別研究.pdf

1、近年來，壓電阻抗法應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)引起了廣泛的關(guān)注。其基本原理是:結(jié)構(gòu)損傷將引起結(jié)構(gòu)機(jī)械阻抗變化，由于結(jié)構(gòu)的機(jī)械阻抗難以通過直接測(cè)試得到，可利用壓電材料的機(jī)電耦合效應(yīng)，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主體結(jié)構(gòu)的損傷。由于交變電場(chǎng)的工作頻率屬于高頻范圍，所以該技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)早期的細(xì)小損傷非常敏感。本文基于壓電阻抗技術(shù)對(duì)于微小裂紋非常敏感的特點(diǎn)，針對(duì)土木工程中最常見的幾種結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行了損傷識(shí)別的研究，主要工作有以下

2、幾個(gè)方面:
　　1、由于壓電阻抗技術(shù)中所用到的壓電片對(duì)于溫度較為敏感，因此本文研究了溫度因素對(duì)于PZT壓電傳感器的損傷識(shí)別的影響。通過運(yùn)用有限元軟件進(jìn)行模擬，得到了不同溫度下的壓電片電導(dǎo)納譜。其結(jié)果表明:溫度的升高會(huì)影響壓電片電導(dǎo)納的峰值。
　　2、針對(duì)梁結(jié)構(gòu)，建立了壓電片-粘結(jié)層-主體梁結(jié)構(gòu)三者之間的耦合系統(tǒng)，通過三維有限元諧響應(yīng)的分析方法，利用ANSYS軟件對(duì)建立的耦合系統(tǒng)進(jìn)行有限元模擬，驗(yàn)證了壓電阻抗法對(duì)于損傷識(shí)別的可

3、行性;通過有限元還分析了粘結(jié)層的一些參數(shù)（粘結(jié)層厚度、彈性模量、泊松比等）以及壓電片激勵(lì)電壓對(duì)于壓電導(dǎo)納信號(hào)的影響;此外基于壓電阻抗技術(shù)對(duì)板的損傷進(jìn)行了研究，結(jié)果表明壓電阻抗法對(duì)板類結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的有效性。
　　3、將壓電阻抗法用于螺栓松動(dòng)的損傷識(shí)別，模擬了螺栓在不同預(yù)緊力作用下其電導(dǎo)納曲線的變化情況，并引入了損傷指標(biāo)RMSD，該指標(biāo)可以定量的識(shí)別損傷的程度和損傷擴(kuò)展的趨勢(shì)。
　　以上研究工作表明，壓電阻抗健康監(jiān)測(cè)技術(shù)可用于工