本文關(guān)鍵詞：基于壓電阻抗方法的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與損傷識(shí)別研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：各類特種設(shè)備及大型的工程結(jié)構(gòu)能否在使用期間安全的運(yùn)行始終是人們關(guān)心的重點(diǎn),基于聲、光、電、磁等原理發(fā)展起來的各類無損檢測(cè)方法也很多,但很多無損檢測(cè)方法要求工廠停車或設(shè)備停運(yùn),因此并不能掌握運(yùn)行中的在役設(shè)備的健康狀況,而且對(duì)檢測(cè)人員的專業(yè)經(jīng)驗(yàn)要求很高,所以人們迫切需要適用范圍廣、可靠性高的健康監(jiān)測(cè)方法。本文利用基于壓電元件的阻抗方法對(duì)板類結(jié)構(gòu)的損傷以及螺栓松動(dòng)的監(jiān)測(cè)與損傷識(shí)別進(jìn)行了分析及實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)圓形薄片的PZT壓電元件利用ANSYS軟件進(jìn)行了數(shù)值靜力分析和阻抗特性分析,研究了在不同頻率激勵(lì)下的電荷分布及阻抗譜,完成了壓電阻抗方法在板類結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測(cè)和機(jī)械螺栓組松動(dòng)的監(jiān)測(cè)及定位研究。具體的研究工作如下： 1.分析了常見的結(jié)構(gòu)健康保障方法的特點(diǎn)以及常用的無損檢測(cè)方法的不足,論證了基于壓電元件的阻抗方法在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)上良好的應(yīng)用潛力以及在損傷識(shí)別上的重要意義； 2.介紹了國(guó)內(nèi)外的基于壓電元件的阻抗方法的相關(guān)學(xué)術(shù)研究,研究了壓電元件的力學(xué)和電學(xué)特性,闡述了它在SHM領(lǐng)域上的基本原理,重點(diǎn)是其理論模型的建立； 3.利用數(shù)值模擬軟件ANSYS對(duì)薄圓片型壓電元件進(jìn)行了靜力分析、模態(tài)分析以及諧響應(yīng)分析,直觀地得到其自身的一些特性,為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供了重要參考； 4.搭建了以阻抗分析儀、PZT壓電元件以及板結(jié)構(gòu)為核心的試驗(yàn)平臺(tái),對(duì)壓電阻抗方法在板結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究,研究了可能影響PZT阻抗特性的激勵(lì)信號(hào)電壓和導(dǎo)線長(zhǎng)度等外在因素,選取了合適的算法得到的損傷系數(shù),建立了損傷擴(kuò)展與損傷系數(shù)之間的關(guān)系,利用函數(shù)擬合的方法得到了PZT與損傷的距離同損傷系數(shù)之間的關(guān)系； 5.研究了PZT對(duì)于螺栓松動(dòng)的監(jiān)測(cè)能力,探討了合適的螺栓松動(dòng)系數(shù),并利用分布式PZT進(jìn)行機(jī)械螺栓組的松動(dòng)監(jiān)測(cè),在此基礎(chǔ)上引入了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法實(shí)現(xiàn)對(duì)螺栓組單個(gè)或兩個(gè)螺栓松動(dòng)的精確定位。
【關(guān)鍵詞】：壓電元件 阻抗方法 板類結(jié)構(gòu) 健康監(jiān)測(cè) 螺栓松動(dòng) 損傷
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TH165.3
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 緒論16-24
• 1.1 課題概述16-17
• 1.1.1 課題來源16
• 1.1.2 課題的背景及意義16-17
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀17-22
• 1.2.1 基于壓電元件的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)17-19
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀及不足19-22
• 1.3 本論文的研究?jī)?nèi)容22-24
• 1.3.1 研究的目的22
• 1.3.2 研究的內(nèi)容22-24
• 第二章 基于壓電阻抗方法的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)基本原理24-34
• 2.1 壓電材料介紹24-27
• 2.1.1 壓電材料24-26
• 2.1.2 壓電效應(yīng)26-27
• 2.2 壓電本構(gòu)方程27-29
• 2.3 基于壓電阻抗方法的監(jiān)測(cè)原理29-33
• 2.3.1 被監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的機(jī)械阻抗29-30
• 2.3.2 壓電元件動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)響應(yīng)及其與結(jié)構(gòu)的耦合阻抗模型30-32
• 2.3.3 監(jiān)測(cè)原理32-33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 壓電自傳感驅(qū)動(dòng)元件的有限元模擬研究34-50
• 3.1 壓電元件的選用34-36
• 3.2 對(duì)壓電元件的有限元分析研究36-48
• 3.2.1 有限元方法概述36
• 3.2.2 三維耦合場(chǎng)的有限元分析36-37
• 3.2.3 ANSYS軟件的基本分析步驟37-38
• 3.2.4 壓電PZT元件的模態(tài)分析及壓電阻抗分析38-48
• 3.3 本章小結(jié)48-50
• 第四章 板類結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測(cè)的阻抗方法實(shí)驗(yàn)研究50-72
• 4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募罢w方案50-53
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募傲鞒?/span>50
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)搭建及PZT選擇50-53
• 4.2 影響阻抗信號(hào)的因素研究53-59
• 4.2.1 激勵(lì)電壓幅值的影響53-55
• 4.2.2 導(dǎo)線長(zhǎng)度的影響55-59
• 4.3 PZT對(duì)損傷擴(kuò)展的監(jiān)測(cè)59-68
• 4.3.1 PZT對(duì)板類結(jié)構(gòu)的監(jiān)測(cè)59-63
• 4.3.2 結(jié)構(gòu)損傷指標(biāo)的選擇63-67
• 4.3.3 損傷系數(shù)與損傷程度的關(guān)系67-68
• 4.4 板類結(jié)構(gòu)損傷定位研究68-70
• 4.5 本章小結(jié)70-72
• 第五章 基于分布式PZT的螺栓松動(dòng)監(jiān)測(cè)及定位研究72-92
• 5.1 對(duì)機(jī)械螺栓組的松動(dòng)監(jiān)測(cè)研究概述72
• 5.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募罢w方案72-73
• 5.3 單個(gè)螺栓松動(dòng)監(jiān)測(cè)研究73-81
• 5.3.1 掃描頻率的選擇73-74
• 5.3.2 單個(gè)螺栓松動(dòng)的監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)74-78
• 5.3.3 螺栓松動(dòng)損傷系數(shù)的確定78-80
• 5.3.4 螺栓松動(dòng)損傷系數(shù)與損傷距離之間的關(guān)系80-81
• 5.4 基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的機(jī)械螺栓組松動(dòng)的定位研究81-90
• 5.4.1 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)概述81-83
• 5.4.2 分布式PZT監(jiān)測(cè)螺栓松動(dòng)的實(shí)驗(yàn)83-85
• 5.4.3 機(jī)械螺栓組松動(dòng)監(jiān)測(cè)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的建立85-86
• 5.4.4 BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練、測(cè)試及預(yù)測(cè)86-90
• 5.5 本章小結(jié)90-92
• 第六章 總結(jié)與展望92-94
• 6.1 論文的工作總結(jié)92-93
• 6.2 研究工作展望93-94
• 參考文獻(xiàn)94-98
• 致謝98-100
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文100-102
• 作者和導(dǎo)師簡(jiǎn)介102-103
• 附錄103-104

【參考文獻(xiàn)】

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1 余t，

本文編號(hào)：371513