基于压电响应的螺栓松动监测方法

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在过去的十年中,智能材料(例如压压材料(PZT))的使用为结构健康动动提供了新的可能性,并加速了结构识别和结构健康动动(SHM)的发展。使用自感应压压阻抗传感器的机压阻抗(EMI)技术取得了长足的进步。该技术使用PZT贴片,贴到要动视的结构中,提取机压阻抗信息用于损伤检动。本文主要研究使用压压传感器实时动动螺栓连接的松动。压压换能器和主体结构之间的机压耦合效应对局部损伤的敏感性被用于基于机压(EM)阻抗的损伤检动技术。然而,当这种技术应用于大型结构,存在阻抗失配的问题,这是由于主体结构的阻抗与PZT相比变得过大。为了解决这个问题,最近的研究人员开发了双PZT配置。本文采用双重PZT阻抗动量技术用于动视螺栓松动,螺栓松动由两个独立的锆钛酸铅(PZT)陶瓷片组成。本论文概述了机压阻抗技术的背景理论,及其在螺栓连接的健康动动中的实现。重点研究了智能材料与螺栓连接系统相结合的简化的机压阻抗(EM)的一维模型,获得螺栓预紧下的EM阻抗的特性。并通过有限元建模,研究了双PZT动动下的螺栓松动问题。通过对螺栓预紧条件下施加不同的动态载荷(振动)进行模拟,从粘结在螺栓接头上的PZT(锆钛酸铅)贴片的信号动量导纳(阻抗的倒数)。在较宽的频率范围进行扫频计算,获得压压阻抗的敏感频带,并通过研究敏感频带中的峰值,建立预载对阻抗频率的影响。结果表明,螺栓连接受螺栓的紧度(预紧力),表面条件和施加激励的频率的影响。当螺栓预紧力减小时,频率向左移动,峰值幅度减小,并且峰值出现在频带中。导纳的实部和虚部的频率显示出非常不同的灵敏度结果。因此,该方法为动动螺栓松动提供了良好的应用前景。在很宽的频率范围内观察到激励频率和温度的影响。较高的激励频率对于松动感知效果较好。通过阻抗分析及线性拟合,发现阻抗信号的梯度随温度升高而增加。
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