應(yīng)用PVDF壓電材料測量結(jié)構(gòu)應(yīng)力和應(yīng)力強度因子.pdf

1、結(jié)構(gòu)構(gòu)件中的裂紋會降低結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的安全性,甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)的失效.因此,對存在裂紋的構(gòu)件進行強度分析尤為重要.根據(jù)線彈性斷裂力學得到的應(yīng)力強度因子是評估裂紋結(jié)構(gòu)強度的一個重要參數(shù).應(yīng)力強度因子可以通過數(shù)值計算來得到,比如有限元法和邊界元法.但這些數(shù)值方法在應(yīng)用到大型實際結(jié)構(gòu)中時會遇到一些困難.比如結(jié)構(gòu)所承受的外載荷以及其它邊界條件很難確定;建立精確的裂紋結(jié)構(gòu)的有限元模型也將花費大量的時間和精力.本論文提出了應(yīng)用PVDF壓電材料和非接觸型靜

2、電電壓表測量裂紋尖端應(yīng)力分布和Ⅰ,Ⅱ類型裂紋的應(yīng)力強度因子的實驗方法.首先,推導(dǎo)了PVDF壓電材料的輸出電壓和它所受到的應(yīng)力應(yīng)變之間的關(guān)系.關(guān)系式中的參數(shù)可以通過實驗確定.通過施加已知載荷和測得的電壓來確定參數(shù).其次,利用PVDF開發(fā)制作了一種各向同性壓電元件.將同樣尺寸的兩層PVDF薄膜以重疊的方式貼在結(jié)構(gòu)表面,而且它們的延伸方向相互垂直,那么從這兩層PVDF薄膜上輸出的電壓將顯示出各向同性.再次,利用PVDF壓電材料和非接觸型電壓表