水泥基壓電復合材料的出現(xiàn)有望解決在線監(jiān)測中傳統(tǒng)智能材料與混凝土之間的相容性問題。本文采用切割-澆注法制備了1-3型水泥基壓電復合材料。利用MTS810萬能材料試驗機和分離式Hopkinson壓桿試驗裝置對PZT-5H壓電陶瓷和1-3型水泥基壓電復合材料開展了準靜態(tài)單軸壓縮試驗、循環(huán)加載試驗、單次沖擊壓縮試驗和重復沖擊壓縮試驗研究。并通過ABAQUS有限元軟件對試驗結(jié)果進行仿真分析。在準靜態(tài)荷載作用下,PZT-5H壓電陶瓷和1-3型水泥基壓電復合材料的應力應變曲線全過程均表現(xiàn)出明顯的非線性特性。在循環(huán)荷載作用下,PZT-5H壓電陶瓷和1-3型水泥基壓電復合材料的輸出電位移與施加荷載之間呈現(xiàn)一一對應的響應特性。通過觀察試樣的靜態(tài)靈敏度標定結(jié)果可以發(fā)現(xiàn):兩種試樣的靜態(tài)靈敏度均存在一門檻值G點。當試樣加載應力小于門檻值G點時,試樣的輸出電位移與所受應力之間具有較好的線性度。與此同時開展了不同的初始靜載、循環(huán)幅值和加載頻率對PZT-5H壓電陶瓷和1-3型水泥基壓電復合材料力電響應特性影響的試驗研究。結(jié)果表明:兩種材料具有相同的變化規(guī)律。即在相同加載頻率時,隨著循環(huán)周次的增加,高應力比下,試樣的輸... 

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 準靜態(tài)荷載作用下水泥基壓電復合材料的研究進展
        1.2.2 沖擊荷載作用下水泥基壓電復合材料的研究進展
        1.2.3 電場作用下水泥基壓電復合材料的研究進展
        1.2.4 水泥基壓電復合材料力電響應特性的數(shù)值模擬
    1.3 本文主要工作
2 水泥基壓電復合材料的制備及性能測試
    2.1 實驗儀器和原材料
    2.2 1-3型水泥基壓電復合材料的制備
    2.3 1-3 型水泥基壓電復合材料的基本性能測試
        2.3.1 介電性能
        2.3.2 壓電性能
        2.3.3 機電耦合系數(shù)
        2.3.4 機械品質(zhì)因數(shù)
        2.3.5 1-3 型水泥基壓電復合材料基本性能參數(shù)
    2.4 本章小結(jié)
3 循環(huán)荷載作用下材料的電學響應特性研究
    3.1 引言
    3.2 試驗方法及原理
    3.3 試驗結(jié)果與分析
        3.3.1 準靜態(tài)壓縮試驗
        3.3.2 試樣的靜態(tài)靈敏度標定
        3.3.3 循環(huán)加載試驗
    3.4 準靜態(tài)荷載作用下試樣的失效分析
    3.5 本章小結(jié)
4 沖擊荷載作用下材料的電學響應特性研究
    4.1 引言
    4.2 試驗方法及原理
    4.3 試驗結(jié)果與分析
        4.3.1 單次沖擊壓縮試驗
        4.3.2 試樣的動態(tài)靈敏度標定
        4.3.3 重復沖擊壓縮試驗
    4.4 沖擊荷載作用下試樣的失效分析
    4.5 本章小結(jié)
5 材料的力電響應特性數(shù)值模擬
    5.1 引言
    5.2 壓電材料的有限元分析
        5.2.1 壓電材料的本構(gòu)方程
        5.2.2 ABAQUS壓電分析
        5.2.3 壓電陶瓷有限元模型
        5.2.4 壓電陶瓷仿真結(jié)果
    5.3 1-3 型水泥基壓電復合材料有限元分析
        5.3.1 1-3 型水泥基壓電復合材料有限元模型
        5.3.2 1-3 型水泥基壓電復合材料仿真結(jié)果
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
參考文獻
在學研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]強沖擊下PZT-5H壓電陶瓷的動力響應及電輸出特性研究[J]. 唐恩凌,李月,王睿智,韓雅菲,王利,相升海,李振波,高國文,林曉初,劉美,許迎亮.  兵工學報. 2018(05)
[2]沖擊荷載下PZT5電疇翻轉(zhuǎn)研究[J]. 錢霖,張峰,徐先洋,陳江瑛.  功能材料. 2017(07)
[3]0-3型水泥基壓電復合材料有限元分析與優(yōu)化[J]. 諸雪青,李秋義,羅健林,張帥.  壓電與聲光. 2017(01)
[4]智能材料研究進展[J]. 張新民.  玻璃鋼/復合材料. 2013(Z2)
[5]基于FEM的水泥基壓電復合材料的性能分析[J]. 張宗振,徐東宇,鞠超,黃世峰,程新.  燕山大學學報. 2011(01)
[6]CNTs/納微米PZT/水泥壓電復合材料的研究[J]. 龔紅宇,全靜,張玉軍,畢見強,車松蔚.  人工晶體學報. 2010(03)
[7]基于壓電陶瓷的混凝土裂縫損傷監(jiān)測[J]. 趙曉燕,李宏男.  壓電與聲光. 2009(03)
[8]土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的研究狀況與進展[J]. 李宏男,高東偉,伊廷華.  力學進展. 2008(02)
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博士論文
[1]水泥基壓電復合材料的模擬與優(yōu)化設計[D]. 王治.浙江大學 2014
[2]水泥基壓電傳感器的制備、性能及其在土木工程領(lǐng)域的應用研究[D]. 徐東宇.山東大學 2010

碩士論文
[1]1-3型水泥基壓電復合材料在沖擊載荷下的力電響應及損傷的實驗研究[D]. 徐先洋.寧波大學 2017
[2]1-3型壓電復合材料性能分析與仿真軟件開發(fā)[D]. 段元興.西安電子科技大學 2014
[3]多孔PZT95/5鐵電陶瓷的制備及低速沖擊載荷下的放電特性研究[D]. 高龍.西南科技大學 2013
[4]水泥基壓電復合材料傳感器在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中應用研究[D]. 姚科.哈爾濱工業(yè)大學 2010
[5]外場作用下多疇PZT鐵電薄膜相變及印記失效分析[D]. 殷旺.湘潭大學 2010



本文編號：3693800