高頻機(jī)電阻抗（electromechanical impedance,簡(jiǎn)稱EMI）方法利用粘貼在結(jié)構(gòu)表面的壓電傳感器（piezoelectric transducer,簡(jiǎn)稱PZT）進(jìn)行主動(dòng)激勵(lì),通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)和分析PZT機(jī)電導(dǎo)納信號(hào)的變化評(píng)估結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài);然而EMI方法容易受到環(huán)境工況變化的影響,導(dǎo)致結(jié)構(gòu)損傷的誤報(bào)。針對(duì)此問(wèn)題,采用時(shí)間序列協(xié)整方法處理及消除結(jié)構(gòu)工作載荷對(duì)阻抗譜特征信號(hào)的影響。該方法是基于結(jié)構(gòu)動(dòng)荷載作用下PZT阻抗譜導(dǎo)納信號(hào)的非平穩(wěn)特征,將動(dòng)荷載影響下的阻抗譜非平穩(wěn)時(shí)間序列經(jīng)線性組合變換成平穩(wěn)時(shí)間序列,根據(jù)得到的協(xié)整余量序列有效判斷結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)。為驗(yàn)證該方法的有效性,開展了動(dòng)應(yīng)力影響下鋁梁結(jié)構(gòu)的螺栓松動(dòng)損傷識(shí)別實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明,協(xié)整消除了動(dòng)態(tài)應(yīng)力對(duì)EMI方法的影響,當(dāng)鋁梁內(nèi)存在持續(xù)變化的應(yīng)力時(shí),仍可以準(zhǔn)確識(shí)別螺栓松動(dòng)。機(jī)電阻抗協(xié)整方法能夠消除結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中荷載作用的影響,及時(shí)準(zhǔn)確地進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別。 

【文章來(lái)源】：振動(dòng).測(cè)試與診斷. 2020,40(03)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：10 頁(yè)

【部分圖文】：

基于EMI協(xié)整方法的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)流程圖

圖5(a,b）分別為沿鋁梁軸向施加拉壓荷載后仿真計(jì)算得到的導(dǎo)納實(shí)部信號(hào)，選擇信號(hào)頻率范圍為20kHz～40kHz。為了更清楚地觀察信號(hào)的變化情況，分別將圖5(a,b）中33kHz～34.6kHz頻段的信號(hào)放大，結(jié)果如圖5(c,d）所示，其中0代表無(wú)荷載的基準(zhǔn)狀態(tài)。由圖5(c）可以看到，隨著軸向拉力的增大，導(dǎo)納實(shí)部信號(hào)的波峰均向右偏移，且偏移程度與拉力大小呈正相關(guān)，這與上面的理論分析相符合，軸向拉力使得梁的固有頻率提高，導(dǎo)致導(dǎo)納曲線共振峰向右偏移，偏移程度與拉力大小成正比。由圖5(d）可以看到，施加軸向壓力使得導(dǎo)納實(shí)部信號(hào)波峰向左偏移，且偏移程度與壓力大小呈正相關(guān)，這是因?yàn)槭┘虞S向壓力降低了梁的固有頻率。另外，圖5(a,b）中24kHz右邊的第1個(gè)共振峰的位置和峰值大小幾乎保持不變，這是因?yàn)樵摴舱穹鍨榭v向振動(dòng)峰，不受軸向荷載的影響。圖5 鋁梁導(dǎo)納實(shí)部信號(hào)的仿真結(jié)果

圖4 壓電片-鋁梁有限元模型從上述仿真結(jié)果可知，載荷作用會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)納曲線的波峰發(fā)生偏移，造成導(dǎo)納時(shí)間序列的不平穩(wěn)，而且各波峰變化方向一致，即各波峰頻率間有著共同的變化趨勢(shì)。因此，考慮在各波峰頻率組成的時(shí)間序列之間構(gòu)造平穩(wěn)的線性組合，利用協(xié)整處理荷載工況變化引起的非平穩(wěn)性問(wèn)題，則可消除荷載對(duì)EMI方法的影響。


本文編號(hào)：3421687