壓電阻抗法在結(jié)構(gòu)損傷檢測中的應(yīng)用.pdf

1、近幾十年來，隨著各種大型、復(fù)雜結(jié)構(gòu)工程的大量涌現(xiàn)，對結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行有效識別是對結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行評估的重要基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)成為土木工程學(xué)科中最活躍的研究領(lǐng)域之一。智能材料的發(fā)展為土木工程結(jié)構(gòu)長期實時健康監(jiān)測提供了新的途徑，其中以壓電陶瓷為代表的壓電智能材料具有集傳感和驅(qū)動一體化的優(yōu)越特性，而且由于其成本低廉、響應(yīng)速度快、頻響范圍寬以及線性關(guān)系好等優(yōu)點而在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方面存在巨大的應(yīng)用潛力。因而，國內(nèi)外學(xué)者運用壓電陶瓷對鋼筋混凝土

2、結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測方面進(jìn)行了一些理論和試驗研究，并取得了一定研究成果。
　　機(jī)電阻抗技術(shù)是一種很有前景的無損檢測的新技術(shù)。該技術(shù)利用壓電材料具有正、逆壓電效應(yīng)，既可以作驅(qū)動器又可以作傳感器的特性，通過檢測對比損傷前后壓電陶瓷片的電阻抗來實現(xiàn)對損傷的診斷。本文通過混凝土模型試驗，對于壓電阻抗技術(shù)應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)損傷檢測，簡要做出了以下工作:
　　(1)本文先是通過與傳統(tǒng)無損檢測方法的對比介紹了機(jī)電阻抗技術(shù)用于結(jié)構(gòu)無損檢測和健康監(jiān)測

3、的獨特優(yōu)點（即特別適用于對微小損傷的檢測），該技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及其用于無損檢測的理論基礎(chǔ)。
　　(2)闡述了阻抗法的基本理論和基本原理，介紹了壓電效應(yīng)和壓電方程以及其彈性本構(gòu)關(guān)系，推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)機(jī)械阻抗和壓電導(dǎo)納之間的關(guān)系，以及監(jiān)測過程中敏感頻段的選擇，最后對損傷指標(biāo)進(jìn)行了定義。
　　(3)文中首先設(shè)計了兩種不同結(jié)構(gòu)形式的混凝土構(gòu)件-立方體試塊和圓柱體試塊。分別對這兩種形式的構(gòu)件用鉆機(jī)鉆孔，進(jìn)行不同程度的破壞模擬構(gòu)件損傷，