本文關(guān)鍵詞：基于壓電智能骨料的混凝土結(jié)構(gòu)損傷主動監(jiān)測研究

  更多相關(guān)文章： 壓電智能骨料 結(jié)構(gòu)損傷 主動監(jiān)測 損傷指數(shù) 調(diào)制脈沖

【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)以來,我國的國民經(jīng)濟的穩(wěn)步快速發(fā)展,基礎(chǔ)建設(shè)的速度不斷加快,越來越多的大型復(fù)雜工程結(jié)構(gòu)紛紛建起。然而,諸多的自然因素導(dǎo)致的工程結(jié)構(gòu)問題仍對人民和社會的生命財產(chǎn)安全存在潛在的威脅。隨著智能結(jié)構(gòu)在土木工程領(lǐng)域的應(yīng)用,為解決以上隱患提供了一條有效途徑。通過利用壓電智能材料本身所具備的正逆壓電效應(yīng),制作而成的壓電智能骨料(Smart Aggregate,簡稱“SA”)同時具備傳感和驅(qū)動的特性,此外,壓電智能骨料還具有響應(yīng)速度快、造價低廉、易于加工、結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、線性好、可靠性好等優(yōu)點。本論文基于上述現(xiàn)狀,提出了基于SA的混凝土結(jié)構(gòu)損傷主動監(jiān)測方法,具體工作主要有以下幾個方面：(1)首先,開展了基于SA激勵局部振動的混凝土局部損傷監(jiān)測研究。在混凝土中布置石基SA陣列,取其中1個SA作為激勵端,其余作為接收端。在激勵端SA上掃頻激勵使其在混凝土中產(chǎn)生局部振動,同時采集接收端SA應(yīng)力時程。分析接收端SA頻譜變化與混凝土損傷之間關(guān)系,建立基于SA頻譜面積的混凝土損傷指數(shù),在典型構(gòu)件上建立了混凝土損傷指數(shù)與其損傷程度之間的關(guān)系。研究表明,隨著損傷程度的加深,損傷指數(shù)逐漸增大,能量耗散越來越多；從而驗證了本文所運用的結(jié)構(gòu)損傷主動監(jiān)測方法的可行性。(2)其次,開展了基于SA掃頻激勵的仿真混凝土損傷監(jiān)測研究。在低彈模的仿真混凝土材料中布置金屬封裝SA陣列,在其中一個SA上施加掃頻激勵,使其在仿真混凝土中產(chǎn)生波動過程,利用其余SA進(jìn)行應(yīng)力場監(jiān)測。建立基于接收SA應(yīng)力頻譜面積的混凝土損傷指數(shù),在仿真混凝土梁試件中建立了混凝土損傷指數(shù)與其損傷程度的關(guān)系。利用該監(jiān)測方法監(jiān)測了仿真混凝土拱壩在振動臺試驗中的損傷開展過程。研究表明,該監(jiān)測方法可有效捕捉仿真混凝土中的微小裂縫。(3)最后,開展了基于SA瞬時激勵的混凝土損傷探測研究。利用混凝土結(jié)構(gòu)損傷主動監(jiān)測方法,對SA進(jìn)行高斯調(diào)制脈沖激勵,激勵的中心頻率選取30 kHz和70 kHz,監(jiān)測應(yīng)力波在混凝土中的傳播過程及混凝土空洞對其傳播的影響。試驗結(jié)果表明：應(yīng)力波在混凝土傳播過程中呈線性衰減,混凝土中的空洞可能引起應(yīng)力波在局部傳播中的放大效應(yīng)。
【關(guān)鍵詞】：壓電智能骨料 結(jié)構(gòu)損傷 主動監(jiān)測 損傷指數(shù) 調(diào)制脈沖
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TU317
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-21
• 1.1 課題研究背景及意義9-11
• 1.1.1 課題的研究背景9-11
• 1.1.2 課題的研究意義11
• 1.2 智能材料與結(jié)構(gòu)11-14
• 1.2.1 智能材料12-14
• 1.2.2 智能結(jié)構(gòu)14
• 1.3 壓電效應(yīng)機理及壓電方程14-19
• 1.3.1 壓電材料14-15
• 1.3.2 壓電效應(yīng)原理及相關(guān)參數(shù)15-17
• 1.3.3 壓電方程17-19
• 1.4 土木工程領(lǐng)域健康監(jiān)測的研究現(xiàn)狀19
• 1.5 本文的主要研究內(nèi)容19-21
• 2 基于SA激勵局部振動的混凝土損傷監(jiān)測21-35
• 2.1 引言21
• 2.2 主動監(jiān)測系統(tǒng)及試驗設(shè)備介紹21-22
• 2.3 裂縫損傷監(jiān)測原理22-24
• 2.4 基于SA局部振動的混凝土梁損傷主動監(jiān)測試驗24-34
• 2.4.1 試驗概況24-28
• 2.4.2 試驗結(jié)果分析28-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 3 基于SA掃頻激勵的仿真混凝土損傷監(jiān)測35-53
• 3.1 引言35
• 3.2 仿真混凝土模型材料性能介紹35-37
• 3.3 基于SA掃頻激勵的仿真混凝土梁損傷主動監(jiān)測試驗37-45
• 3.3.1 仿真混凝土梁試驗概況37-41
• 3.3.2 數(shù)據(jù)采集結(jié)果分析41-45
• 3.4 針對仿真混凝土壩的主動監(jiān)測試驗45-52
• 3.4.1 試驗概況45-48
• 3.4.2 試驗數(shù)據(jù)采集及分析48-52
• 3.4.3 試驗結(jié)論52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 4 基于SA瞬時激勵的混凝土損傷探測研究53-64
• 4.1 引言53
• 4.2 基于SA瞬時激勵產(chǎn)生的應(yīng)力波在混凝土試塊中的傳播特性探究53-59
• 4.2.1 試驗概況53-54
• 4.2.2 試驗過程及結(jié)果分析54-59
• 4.3 激發(fā)調(diào)制脈沖在混凝土塊體中空洞的主動監(jiān)測59-63
• 4.3.1 試驗概況59-61
• 4.3.2 試驗工況及數(shù)據(jù)分析61-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 5 結(jié)論64-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況69-70
• 致謝70-71

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本文編號：878938