基于壓電阻抗的正交異性板與木梁損傷檢測(cè)研究.pdf

1、土木工程結(jié)構(gòu)在服役過(guò)程中將不可避免地受到周圍環(huán)境的影響，而這些不利因素將使結(jié)構(gòu)發(fā)生損傷和抗力衰減，進(jìn)而會(huì)引起一些重大的工程事故，因此對(duì)一些重要的工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行早起的健康監(jiān)測(cè)就顯得十分重要。壓電阻抗技術(shù)（EMI）是一種基于壓電材料的新的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)與監(jiān)測(cè)技術(shù)，它具有高頻激勵(lì)、損傷敏感性高等優(yōu)點(diǎn)。本文在已有的研究基礎(chǔ)上，圍繞基于EMI技術(shù)的正交異性板疲勞損傷監(jiān)測(cè)和木梁損傷定位中的相關(guān)主題，開(kāi)展了以下幾方面的研究：
　　1、提出一種更加可

2、靠的損傷評(píng)判指標(biāo)---馬氏距離指標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)較為常用的損傷評(píng)判指標(biāo)--均方根偏差（RMSD），只能在單一頻段內(nèi)定量地評(píng)判結(jié)構(gòu)的損傷程度，然而不同頻段的導(dǎo)納信號(hào)的對(duì)損傷敏感程度不一致，RMSD可能出現(xiàn)誤判的情況，而基于RMSD的馬氏距離可以融合多頻段的信息，從宏觀上衡量不同工況的差異，可以作為結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的評(píng)判指標(biāo)。
　　2、開(kāi)展了基于EMI技術(shù)的正交異性板損傷檢測(cè)試驗(yàn)研究。研究中將壓電阻抗傳感器粘貼在正交異性板頂板與U肋交界處附近

3、，并對(duì)正交異性板人工切割損傷，通過(guò)監(jiān)測(cè)健康狀態(tài)及損傷狀態(tài)下粘貼在正交異性板上壓電片的導(dǎo)納曲線變化及計(jì)算得到的RMSD、MD指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)隨著裂紋損傷程度的加深，導(dǎo)納曲線均逐漸向左移動(dòng)，與RMSD指標(biāo)相比，MD指標(biāo)能夠更可靠地識(shí)別損傷程度。
　　3、開(kāi)展了基于EMI技術(shù)的正交異性板疲勞損傷監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究。研究中將壓電阻抗傳感器粘貼在正交異性板的頂板與U肋的交界處，并對(duì)模型施加疲勞荷載，通過(guò)監(jiān)測(cè)未加載及加載狀態(tài)下正交異性板的機(jī)電導(dǎo)納曲線變化

4、，來(lái)監(jiān)測(cè)焊縫處的裂紋損傷。研究發(fā)現(xiàn)隨著疲勞荷載次數(shù)的增大，導(dǎo)納曲線呈現(xiàn)出左移的趨勢(shì)，并且在初始加載期，導(dǎo)納曲線變化較小，加載的中后期導(dǎo)納曲線的變化增大，這與其疲勞損傷破壞的過(guò)程是相近的，說(shuō)明通過(guò)識(shí)別壓電正交異性板的導(dǎo)納曲線變化可以來(lái)監(jiān)測(cè)正交異性板的疲勞損傷。為了進(jìn)一步判斷損傷程度，引入了常規(guī)的均方根偏差指標(biāo)，并建立了馬氏距離指標(biāo)，研究表明，基于RMSD損傷指標(biāo)對(duì)正交異性板疲勞損傷進(jìn)行定量評(píng)估的可靠性不高，MD指標(biāo)綜合多頻段的損傷信息，能

5、更加有效地評(píng)估結(jié)構(gòu)的疲勞損傷程度。
　　4、探究了壓電傳感器在木梁上的傳感范圍。研究中將多個(gè)PZT分布粘貼在木梁表面，并對(duì)木梁人工的切割損傷，通過(guò)監(jiān)測(cè)壓電傳感器的導(dǎo)納信號(hào)的變化來(lái)判斷壓電阻抗傳感器的傳感范圍，為了能夠定性的判斷導(dǎo)納信號(hào)的變化程度，引入了常規(guī)的RMSD指標(biāo)。研究表明，壓電阻抗傳感器在木梁上的傳感范圍在1-1.2米左右。
　　5、開(kāi)展了基于EMI技術(shù)的木梁損傷定位試驗(yàn)研究。研究中將多個(gè)PZT分布粘貼在木梁上表面不