基于壓電材料的結(jié)構(gòu)局部損傷研究.pdf

1、隨著結(jié)構(gòu)服役時間的增加，結(jié)構(gòu)材料早期的細(xì)小損傷若未能及時發(fā)現(xiàn)，會對結(jié)構(gòu)的強度及剛度產(chǎn)生很大的影響，并使結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)一步累積，并最終引起結(jié)構(gòu)在服役期間發(fā)生不可預(yù)測性的破壞。因此，對于結(jié)構(gòu)早期存在的微小或潛在損傷，需要進(jìn)行及時的識別，這樣做有著重大的意義。自從壓電材料被發(fā)現(xiàn)以來，其特有的正逆壓電特性為結(jié)構(gòu)微小損傷檢測提供了一種可行、準(zhǔn)確和高效的損傷檢測方法。
　　本文在已有的研究成果的基礎(chǔ)上，總結(jié)了壓電材料自問世以來很多專家學(xué)者對其進(jìn)

2、行的研究，并花了較大篇幅來介紹壓電材料，而后給出了在“壓電片—主體結(jié)構(gòu)”這一耦合系統(tǒng)中，壓電片材料的機械阻抗表達(dá)式，為基于壓電材料對結(jié)構(gòu)的損傷檢測提供了理論依據(jù)。而后介紹了ANSYS有限元軟件，以及通過ANSYS Mechanical APDL進(jìn)行基于壓電材料的結(jié)構(gòu)損傷檢測的數(shù)值模擬問題及步驟。
　　文章通過結(jié)合工程中出現(xiàn)的鋼混簡支梁橋剪力釘與混凝土脫離、含有損傷的混凝土梁的實際問題，建立了基于ANSYS有限元軟件的精細(xì)化局部模型

3、，建立了不同的工況信息，分別考慮了不同工況下對PZT壓電片阻抗信號曲線的影響。又通過采用兩種不同的損傷指標(biāo)系數(shù)，利用MATLAB軟件進(jìn)行最小二乘法擬合曲線來研究損傷指標(biāo)系數(shù)的變化規(guī)律，其中主要結(jié)論有:
　　(1)對于不同鋼板與混凝土脫離程度下的PZT1壓電片的壓電阻抗值曲線，可以得到隨著鋼板與混凝土脫離程度的增大，壓電片阻抗曲線值也出現(xiàn)整體下降的情況。
　　(2)通過建立損傷指標(biāo)RMSD與CC，發(fā)現(xiàn)當(dāng)剪力釘與混凝土脫離深度呈

4、線性變化時，均方根偏差RMSD值呈現(xiàn)二次函數(shù)變化的規(guī)律，而當(dāng)混凝土與鋼板脫粘程度呈線性變化時，RMSD值呈現(xiàn)一次變化規(guī)律。
　　(3)對于含有裂縫的混凝土的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)裂縫深度不超過一定深度時，其對應(yīng)力波的影響不大，但當(dāng)超過一閥值時，裂縫深度會對應(yīng)力波的傳播造成很大的影響，所造成的的結(jié)果就是信號曲線的幅值變小，而且傳播所需要的時間也會增加，這就導(dǎo)致信號曲線會向右發(fā)生滯后。
　　文章基于壓電材料的正逆壓電效應(yīng)，結(jié)合工程實際中出