【摘 要】
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针对压电陶瓷(PZT)材料参数易受温度影响的问题,本文制作了一种适用于粘贴式PZT的温度控制模块,通过保持模块内部温度稳定,间接控制PZT的工作温度。之后分别以混凝土试块及足尺隧道管片结构为研究对象,进行了PZT在控温条件下对混凝土结构的损伤识别研究,并探究了粘贴式PZT在隧道管片这样的大型混凝土结构损伤定性识别及定位识别的可行性。主要研究成果如下:(1)探究了粘贴式PZT电导曲线随温度的变化规律
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针对压电陶瓷(PZT)材料参数易受温度影响的问题,本文制作了一种适用于粘贴式PZT的温度控制模块,通过保持模块内部温度稳定,间接控制PZT的工作温度。之后分别以混凝土试块及足尺隧道管片结构为研究对象,进行了PZT在控温条件下对混凝土结构的损伤识别研究,并探究了粘贴式PZT在隧道管片这样的大型混凝土结构损伤定性识别及定位识别的可行性。主要研究成果如下:(1)探究了粘贴式PZT电导曲线随温度的变化规律。在保持结构温度不变的情况下,利用温度控制模块改变粘贴式PZT的工作温度。结果表明:无论是混凝土试块还是隧道管片,各损伤工况下的电导曲线均会随温度升高向上偏移,谐振频率轻微左移,曲线的基本形状保持不变且高频区域内电导曲线对温度变化更为敏感;因温度变化引起的RMSD与PZT工作温度之间呈良好的线性关系。(2)验证了控温PZT在环境温度变化下识别损伤的可行性。利用恒温箱改变混凝土试块的环境温度,计算比较控温PZT和粘贴式PZT在各工况下的RMSD值,发现PZT在控温条件下对环境温度变化敏感性更低,其损伤引起的RMSD变化量是温度引起的2倍,可通过设置阈值的方法消除温度对电导曲线的影响。结构损伤引起导纳数据的变化规律会因PZT工作温度不同发生改变,故应将温度模块的温度设置为环境可能达到的最高温度,以保持控温PZT工作温度恒定。(3)研究了粘贴式PZT在隧道管片结构螺栓松动损伤检测中的有效性。以足尺隧道管片结构为研究对象,将PZT粘贴于距离螺栓松动不同位置处,依次等量松动三根螺栓,结果表明:各个粘贴式PZT所测得的电导曲线与损伤程度呈规律性变化,可有效识别出螺栓松动损伤;损伤附近处PZT的RMSDk指标是其它位置PZT的两倍,据此可直观判断损伤出现的大致位置。
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