碳纖維智能層及其結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬.pdf

1、本課題由國家自然科學(xué)基金項目“碳纖維智能層的多場耦合機理及其場域診斷”(10672128)資助。 為了檢測面域上的應(yīng)變信息，可將傳感材料連續(xù)的覆蓋在混凝土結(jié)構(gòu)表面形成一個智能層，并利用其功能特性將結(jié)構(gòu)的應(yīng)變場轉(zhuǎn)化為易于檢測的電流場，通過對電場的檢測來感知所覆蓋的結(jié)構(gòu)區(qū)域內(nèi)任意點不同的應(yīng)變或捕捉其損傷。短切碳纖維機敏混凝土和碳纖維氈具有極高的壓阻敏感性，可以作為上述的智能層使用，在本文中將它們定義為碳纖維智能層。 伴隨著研

2、究的逐漸深入，需要在原理性試驗的基礎(chǔ)上提出相關(guān)的理論并加以驗證，這時候數(shù)值模擬計算的重要性就凸現(xiàn)出來。一方面，數(shù)值模擬可以根據(jù)假設(shè)理論進行計算并與真實試驗的結(jié)果加以比較以檢驗假設(shè)理論的合理性；另一方面，可以人為的去除一些非主要因素的影響，為不斷深入的理論研究提供更多、更理想的“虛擬實驗”，而且借助虛擬試驗，可以部分的省去碳纖維智能層制作周期長、工藝復(fù)雜帶來的麻煩，從而可以節(jié)省時間、提高效率。在這兩點上來講，本文的研究是具有十分重要意義的

3、。 本文的主要成果及創(chuàng)新之處如下： 1、模擬了力場作用下電勢場分布情況及隨力場而發(fā)生變化的規(guī)律，分析試驗中差動法初值不為零的原因及解決方案，并探討了利用智能層的壓敏特性對簡支梁的跨中撓度進行檢測的可行性。 2、研究梁在出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷時智能層的響應(yīng)情況，提出判定損傷位置及損傷程度的方法，并驗證該方法的可行性。 3、模擬梁在動荷載作用下以及在結(jié)構(gòu)發(fā)生動態(tài)損傷時智能層的響應(yīng)情況。本文研究成果，對碳纖維智能層的理論