工程結(jié)構(gòu)在服役過(guò)程中受環(huán)境影響,不可避免的產(chǎn)生局部損傷,局部損傷擴(kuò)展到一定程度就會(huì)造成構(gòu)件失效甚至是災(zāi)難性的事故。在這些局部損傷當(dāng)中,裂紋最為常見(jiàn)。裂紋的初始狀態(tài)都是以微裂紋形式表現(xiàn)出來(lái)的,識(shí)別出這些裂紋的產(chǎn)生及其擴(kuò)展情況對(duì)結(jié)構(gòu)的正常工作顯得尤為重要。針對(duì)工程結(jié)構(gòu)中的早期裂紋,將基于壓電阻抗峰值頻率偏移的方法應(yīng)用于早期裂紋的識(shí)別。從理論分析和有限元仿真對(duì)該方法的關(guān)鍵性問(wèn)題展開(kāi)研究,并設(shè)計(jì)相應(yīng)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。本文的主要研究成果如下:（1）根據(jù)機(jī)電耦合結(jié)構(gòu)的電導(dǎo)納公式,得到導(dǎo)納峰值頻率與主體結(jié)構(gòu)剛度的相關(guān)表達(dá)式。結(jié)構(gòu)中裂紋的產(chǎn)生及擴(kuò)展會(huì)使結(jié)構(gòu)剛度減小,結(jié)構(gòu)剛度的減小將會(huì)使耦合系統(tǒng)的諧振頻率發(fā)生偏移,通過(guò)諧振頻率的偏移量就可判斷裂紋的大小程度,這就為識(shí)別結(jié)構(gòu)裂紋產(chǎn)生及擴(kuò)展提供了理論支持。（2）建立裂紋梁的有限元仿真模型,通過(guò)模態(tài)分析和壓電阻抗分析結(jié)果揭示壓電導(dǎo)納信號(hào)峰值頻率即為結(jié)構(gòu)某階諧振頻率,表明壓電阻抗法能有效檢測(cè)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)特性。利用有限元軟件模擬結(jié)構(gòu)在不同裂紋程度下壓電導(dǎo)納信號(hào)的變化趨勢(shì),得出導(dǎo)納峰值頻率與裂紋大小程度的關(guān)系。（3）構(gòu)建了梁試驗(yàn)裝置,研究不同大小裂紋和不同頻段對(duì)安裝在梁... 

【文章來(lái)源】：武漢科技大學(xué)湖北省

【文章頁(yè)數(shù)】：69 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

杭州濱江塔機(jī)裂紋

現(xiàn)構(gòu)裂紋缺陷進(jìn)行檢測(cè)的基本原理為？？裂紋缺陷的存在及擴(kuò)展會(huì)使聲、光、電、熱、磁等物理性質(zhì)反應(yīng)的變化，通過(guò)相應(yīng)的評(píng)價(jià)指構(gòu)的裂紋存在形式及裂紋大小程度［３］。這種檢測(cè)一般由無(wú)損檢測(cè)來(lái)的無(wú)損檢測(cè)方法有磁粉檢測(cè)、滲透檢測(cè)、射線檢測(cè)、超聲波檢測(cè)、紅外熱成像檢測(cè)。??粉檢測(cè)??磁粉檢測(cè)裂紋⑷的流程為：磁化被檢工件后，在其表面施加細(xì)磁與工件的磁導(dǎo)率差異很大，磁感應(yīng)線一部分從缺陷上方空氣穿過(guò)，穿過(guò)，形成漏磁場(chǎng)，漏磁場(chǎng)吸引磁粉在裂紋處形成磁痕，通過(guò)磁對(duì)裂紋進(jìn)行定位，檢測(cè)原理如圖１．３所示。盡管該方法對(duì)工件的求，操作簡(jiǎn)單廉價(jià)，檢測(cè)精度也較高，但是，它僅限于鐵磁性材檢測(cè)，同時(shí)精度隨工件深度的增加急劇降低。??

隨裂紋產(chǎn)生及擴(kuò)展發(fā)生規(guī)律性變化，為壓電材料安裝在結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行損傷識(shí)別提??供理論上的支持。??３．１耦合結(jié)構(gòu)的壓電阻抗仿真模型??壓電分析即涉及到結(jié)構(gòu)場(chǎng)的分析，又包含電場(chǎng)分析，是涵蓋多個(gè)物理場(chǎng)的耦??合分析。它最大的特點(diǎn)是可以將結(jié)構(gòu)場(chǎng)和電場(chǎng)稱合成一個(gè)系統(tǒng)，系統(tǒng)里的機(jī)械能??與電能可以互相轉(zhuǎn)換。由于ＡＮＳＹＳ具有比較完整且成熟的壓電分析模塊，這里??選用ＡＮＳＹＳ有限元軟件進(jìn)行壓電阻抗分析分析。??為了探究裂紋產(chǎn)生及擴(kuò)展對(duì)阻抗信號(hào)中導(dǎo)納峰值頻率的影響，本章以梁為對(duì)??象進(jìn)行了壓電阻抗分析，材料為鋁合金，仿真模型如圖３．２所示。依據(jù)實(shí)際情況??可將該模型等效劃分為二個(gè)區(qū)域：壓電片區(qū)域，相應(yīng)的尺寸為８ｍｍｘ７ｒｎｍ＞＜ｌｒｒｉｍ；??粘結(jié)層區(qū)域，尺寸選取為８＿＞＜７＿＞＜〇．１２５＿；主結(jié)構(gòu)梁區(qū)域，其尺寸控制為??２５０ｍｍ＞＜３〇＿ｘ５ｍｍ。以〇．５ｍｍ寬、１ｍｍ深的凹型槽來(lái)模擬裂紋，僅改變槽的長(zhǎng)??度（從０ｍｍ－６ｍｎ＞１２ｍｍ）來(lái)模擬裂紋的擴(kuò)展，壓電片與梁的位置如圖３．１所示。??，—?｜?????

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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