基于壓電材料的結構局部損傷研究.pdf

1、隨著結構服役時間的增加，結構材料早期的細小損傷若未能及時發(fā)現(xiàn)，會對結構的強度及剛度產(chǎn)生很大的影響，并使結構的損傷進一步累積，并最終引起結構在服役期間發(fā)生不可預測性的破壞。因此，對于結構早期存在的微小或潛在損傷，需要進行及時的識別，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構微小損傷檢測提供了一種可行、準確和高效的損傷檢測方法。
　　本文在已有的研究成果的基礎上，總結了壓電材料自問世以來很多專家學者對其進

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—主體結構”這一耦合系統(tǒng)中，壓電片材料的機械阻抗表達式，為基于壓電材料對結構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進行基于壓電材料的結構損傷檢測的數(shù)值模擬問題及步驟。
　　文章通過結合工程中出現(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系數(shù)，利用MATLAB軟件進行最小二乘法擬合曲線來研究損傷指標系數(shù)的變化規(guī)律，其中主要結論有:
　　(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RMSD與CC，發(fā)現(xiàn)當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)，當裂縫深度不超過一定深度時，其對應力波的影響不大，但當超過一閥值時，裂縫深度會對應力波的傳播造成很大的影響，所造成的的結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，結合工程實際中出