發(fā)布時(shí)間：2021-02-12 21:17

　　隨著社會(huì)的發(fā)展,人們對(duì)能源和環(huán)境的保護(hù)意識(shí)逐漸增強(qiáng),智能結(jié)構(gòu)是土木工程綠色化的一種新興形式,是能夠?qū)崿F(xiàn)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與自我診斷,適應(yīng)外界環(huán)境以及自我修復(fù)調(diào)節(jié)的結(jié)構(gòu)體系,具有自感知、信息處理和驅(qū)動(dòng)的功能。壓電材料由于具有可將機(jī)械能與電能進(jìn)行轉(zhuǎn)化的特有性質(zhì),既可轉(zhuǎn)化來自工程結(jié)構(gòu)的機(jī)械能,又可在通電條件下對(duì)工程結(jié)構(gòu)施加驅(qū)動(dòng)力,越來越多地被用于為土木工程結(jié)構(gòu)提供感知和驅(qū)動(dòng)功能,而近年來以工程結(jié)構(gòu)機(jī)械能為驅(qū)動(dòng)的壓電發(fā)電技術(shù)也成為了研究熱點(diǎn)。本文基于壓電材料能為工程結(jié)構(gòu)提供驅(qū)動(dòng)功能和發(fā)電功能的特點(diǎn),構(gòu)想了一種基于壓電材料的智能橋梁結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)一方面基于壓電材料的逆壓電效應(yīng),在橋梁的受拉區(qū)布置壓電促動(dòng)器,通過改變電壓來控制施加于橋梁的預(yù)應(yīng)力,根據(jù)實(shí)際情況的需要進(jìn)行對(duì)預(yù)應(yīng)力大小進(jìn)行調(diào)整,從而避免裂縫的產(chǎn)生,提高結(jié)構(gòu)的耐久度和安全性,減少橋梁修補(bǔ)加固甚至重修;另一方面,基于壓電材料的正壓電效應(yīng),將橋梁環(huán)境的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,為橋梁的照明和信號(hào)燈等用電設(shè)備提供電能。為了探究這一構(gòu)想的可行性以及為這種智能橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供參考,本文進(jìn)行了兩方面的研究:第一方面是對(duì)基于壓電材料的智能預(yù)應(yīng)力梁進(jìn)行了受力特性研究... 

【文章來源】：東南大學(xué)江蘇省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景
        1.1.1 傳統(tǒng)橋梁結(jié)構(gòu)的裂縫問題
        1.1.2 智能土木結(jié)構(gòu)
        1.1.3 壓電材料在智能結(jié)構(gòu)方面的應(yīng)用
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國外研究進(jìn)展
    1.3 目前存在的問題
    1.4 研究目的和內(nèi)容
        1.4.1 研究目的
        1.4.2 研究?jī)?nèi)容
    1.5 技術(shù)路線
第二章 壓電理論基礎(chǔ)
    2.1 壓電原理
        2.1.1 壓電效應(yīng)
        2.1.2 壓電陶瓷的極化
    2.2 壓電材料性能參數(shù)
    2.3 常用壓電材料特性
    2.4 壓電換能器結(jié)構(gòu)類型
    2.5 壓電發(fā)電計(jì)算理論
    2.6 本章小結(jié)
第三章 基于壓電促動(dòng)器的智能預(yù)應(yīng)力梁受彎試驗(yàn)
    3.1 疊堆式壓電促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)特性試驗(yàn)研究
        3.1.1 試驗(yàn)?zāi)康?br>        3.1.2 試驗(yàn)裝置
        3.1.3 試驗(yàn)過程
        3.1.4 試驗(yàn)結(jié)果
    3.2 基于壓電促動(dòng)器的智能預(yù)應(yīng)力梁受彎試驗(yàn)
        3.2.1 材料選取和力學(xué)參數(shù)測(cè)定
        3.2.2 試件設(shè)計(jì)
        3.2.3 試驗(yàn)裝置
        3.2.4 加載方案
        3.2.5 測(cè)量?jī)?nèi)容
        3.2.6 試驗(yàn)結(jié)果
    3.3 試驗(yàn)結(jié)論和存在的問題
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于Ansys的壓電智能預(yù)應(yīng)力梁的非線性分析
    4.1 模型建立和求解過程
        4.1.1 基本模型的選取
        4.1.2 單元選取
        4.1.3 材料特性設(shè)置
        4.1.4 壓電智能驅(qū)動(dòng)梁的幾何模型建立
        4.1.5 約束與荷載的設(shè)定
        4.1.6 求解
    4.2 結(jié)果提取及與分析
        4.2.1 開裂荷載分析結(jié)果
        4.2.2 跨中撓度分析結(jié)果
        4.2.3 應(yīng)力分析結(jié)果
    4.3 參數(shù)分析
        4.3.1 仿真試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.3.2 試驗(yàn)結(jié)果
        4.3.3 直觀法分析
        4.3.4 方差分析
    4.4 本章小結(jié)
第五章 壓電振子發(fā)電和動(dòng)力特性分析
    5.1 前處理
        5.1.1 材料參數(shù)設(shè)定
        5.1.2 幾何模型建立與電壓耦合
    5.2 靜力分析
    5.3 模態(tài)分析
    5.4 諧響應(yīng)分析
    5.5 瞬態(tài)分析
    5.6 壓電片尺寸對(duì)電學(xué)輸出的影響
    5.7 本章小結(jié)
第六章 壓電發(fā)電橋面鋪裝的換能效率與受力特性研究
    6.1 單個(gè)壓電振子能量輸出估計(jì)
    6.2 行車狀況分析
    6.3 壓電發(fā)電單位的能量輸出估計(jì)
    6.4 壓電換能裝置埋設(shè)對(duì)橋面受力影響估計(jì)
        6.4.1 基本參數(shù)選定
        6.4.2 幾何模型
        6.4.3 兩種鋪裝的計(jì)算結(jié)果對(duì)比
    6.5 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論與展望
    7.1 結(jié)論
    7.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[6]基于壓電陶瓷的俘能技術(shù)研究[D]. 劉平.南京郵電大學(xué) 2013
[7]基于壓電材料的環(huán)境振動(dòng)能量采集[D]. 朱波.南京航空航天大學(xué) 2013
[8]基于ANSYS的壓電俘能器的優(yōu)化設(shè)計(jì)研究[D]. 陳軍.武漢理工大學(xué) 2012
[9]水泥基壓電復(fù)合材料制備及其能量收集效果分析[D]. 劉彥昌.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2010
[10]高寒地區(qū)橋面鋪裝結(jié)構(gòu)與材料應(yīng)用技術(shù)研究[D]. 劉金利.長(zhǎng)安大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3031440