【摘 要】
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土木工程结构在长期的使用寿命里,在荷载和其他因素的影响下,不可避免的会发生结构损伤。因此为了保障结构的安全,对结构进行实时的健康监测就显得尤为重要。智能材料的应用
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土木工程结构在长期的使用寿命里,在荷载和其他因素的影响下,不可避免的会发生结构损伤。因此为了保障结构的安全,对结构进行实时的健康监测就显得尤为重要。智能材料的应用极大地推动了结构健康监测技术的发展。基于压电陶瓷智能材料的压电阻抗技术,由于具有识别结构微小损伤和不基于物理模型等诸多优点,已成为结构健康监测领域的一大研究热点。本文进行了基于压电阻抗技术的钢梁损伤检测数值与实验研究。本文首先介绍了压电阻抗技术在国内外的研究现状,接着简单介绍了压电效应、压电方程以及压电阻抗技术的基本原理等相关的理论知识。然后利用有限元软件ANSYS对两端固支、两端简支、两端自由、一端固支一端自由四种不同边界条件下的压电矩形钢梁进行了损伤检测数值仿真研究;最后利用压电阻抗技术对两端简支的工字钢梁进行了损伤检测实验研究,并将实验结果和有限元仿真结果进行了比较,数值仿真和实验研究结果都验证了压电阻抗技术不仅能有效地识别结构的初始损伤,还能定性地诊断出结构损伤的扩展情况。本文在数值研究过程中,忽略了压电片与基体结构之间粘接层的影响。在今后的研究中,将考虑粘接层的影响,并在此基础上,开展基于压电阻抗技术的结构损伤定量识别研究。
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