【摘要】：近年來大型土木工程項目越來越多,超高層建筑、大型跨海橋梁、新型大跨度體育場館、展覽會館,海洋平臺等結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用了鋼結(jié)構(gòu)。螺栓連接是鋼結(jié)構(gòu)連接形式中使用頻率最高的形式,同時面臨著各種極端環(huán)境的影響,一旦使用的時間達(dá)到一定程度,很容易發(fā)生螺栓松動、螺栓開裂等情況。如果關(guān)鍵部位的螺栓松動沒能及時發(fā)現(xiàn),進(jìn)行維護(hù)和更新,輕則導(dǎo)致部分結(jié)構(gòu)的失效,重則導(dǎo)致災(zāi)難性后果。所以對鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點的螺栓進(jìn)行實時監(jiān)測是非常必要的措施,它能夠有效的避免結(jié)構(gòu)的破壞,以及不必要的經(jīng)濟損失和災(zāi)害危險。研發(fā)了一種新智能墊片傳感器。該傳感器基于壓電陶瓷,被做成智能墊片用來取代普通的螺栓墊圈,同時施加合適的金屬外殼隔絕環(huán)境腐蝕。并且設(shè)計了一套實驗裝置來驗證壓電陶瓷在不同應(yīng)力情況下壓電性能會改變的實驗。實驗表明隨著壓電陶瓷受到的壓力增加,最終接收器接收到的能量增加,可以間接表明壓電陶瓷所受應(yīng)力增加會導(dǎo)致其壓電效應(yīng)增強,可以用于優(yōu)化傳感器的性能。研究了新型傳感器監(jiān)測螺栓松動的適用性。設(shè)計一個驗證新傳感器性能的實驗。通過螺母連接的兩塊鋼板來模擬簡單的螺栓結(jié)構(gòu),并且對新智能墊片傳感器和舊墊片傳感器兩種情況進(jìn)行對比實驗。螺栓預(yù)緊力在5N·m至120N·m扭矩的范圍內(nèi)進(jìn)行測試。引用小波能量分析方法來提取信號的能量,作為松動指標(biāo)。基于粗糙接觸面理論和壓力下壓電效應(yīng)增強的影響,可以建立螺栓松動指標(biāo)與預(yù)緊力之間的關(guān)系。實驗結(jié)果表明,新傳感器具有更好的監(jiān)控范圍和靈敏度。改進(jìn)了監(jiān)測海洋結(jié)構(gòu)螺栓松動時排除環(huán)境噪聲影響的方法。通過研究現(xiàn)有排除環(huán)境因素影響方法和去噪方法的文獻(xiàn),總結(jié)出適合于本文的理論方法,本文采用傳感器接收的信號能量作為松動指標(biāo),所以有別于基于結(jié)構(gòu)動力參數(shù)損傷識別方法使用的數(shù)據(jù)規(guī)整方法,考慮采用把環(huán)境因素看成噪聲影響的思路,基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和小波去噪方法改進(jìn),進(jìn)行了海洋平臺結(jié)構(gòu)螺栓松動監(jiān)測的數(shù)值仿真實驗。得到的結(jié)論是當(dāng)需要比較高精度的結(jié)果時采用改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更有效,而需要更快速簡單獲得結(jié)果,對精度要求較低時采用小波變換閾值去噪法更有效。證明了新型傳感器在改進(jìn)的去噪方法下,能有效的用于海洋平臺的螺栓松動實時監(jiān)測。
【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】：2019
【分類號】：TU391

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本文編號：2714238