壓電阻抗法在結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)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(duì)結(jié)構(gòu)的損傷進(jìn)行有效識(shí)別是對(duì)結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行評(píng)估的重要基礎(chǔ)，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)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(zhǎng)期實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)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(dòng)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(diǎn)而在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方面存在巨大的應(yīng)用潛力。因而，國(guó)內(nèi)外學(xué)者運(yùn)用壓電陶瓷對(duì)鋼筋混凝土

2、結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)方面進(jìn)行了一些理論和試驗(yàn)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(cè)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(dòng)器又可以作傳感器的特性，通過檢測(cè)對(duì)比損傷前后壓電陶瓷片的電阻抗來實(shí)現(xiàn)對(duì)損傷的診斷。本文通過混凝土模型試驗(yàn)，對(duì)于壓電阻抗技術(shù)應(yīng)用于混凝土結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)，簡(jiǎn)要做出了以下工作:
　　(1)本文先是通過與傳統(tǒng)無損檢測(cè)方法的對(duì)比介紹了機(jī)電阻抗技術(shù)用于結(jié)構(gòu)無損檢測(cè)和健康監(jiān)測(cè)

3、的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)（即特別適用于對(duì)微小損傷的檢測(cè)），該技術(shù)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀以及其用于無損檢測(cè)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(cè)過程中敏感頻段的選擇，最后對(duì)損傷指標(biāo)進(jìn)行了定義。
　　(3)文中首先設(shè)計(jì)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(duì)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，