基于壓電阻抗的正交異性板與木梁損傷檢測研究.pdf

1、土木工程結(jié)構(gòu)在服役過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，進而會引起一些重大的工程事故，因此對一些重要的工程結(jié)構(gòu)進行早起的健康監(jiān)測就顯得十分重要。壓電阻抗技術(shù)（EMI）是一種基于壓電材料的新的結(jié)構(gòu)損傷檢測與監(jiān)測技術(shù)，它具有高頻激勵、損傷敏感性高等優(yōu)點。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)測和木梁損傷定位中的相關(guān)主題，開展了以下幾方面的研究：
　　1、提出一種更加可

2、靠的損傷評判指標---馬氏距離指標。研究發(fā)現(xiàn)較為常用的損傷評判指標--均方根偏差（RMSD），只能在單一頻段內(nèi)定量地評判結(jié)構(gòu)的損傷程度，然而不同頻段的導(dǎo)納信號的對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)損傷檢測的評判指標。
　　2、開展了基于EMI技術(shù)的正交異性板損傷檢測試驗研究。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、，并對正交異性板人工切割損傷，通過監(jiān)測健康狀態(tài)及損傷狀態(tài)下粘貼在正交異性板上壓電片的導(dǎo)納曲線變化及計算得到的RMSD、MD指標，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，與RMSD指標相比，MD指標能夠更可靠地識別損傷程度。
　　3、開展了基于EMI技術(shù)的正交異性板疲勞損傷監(jiān)測試驗研究。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，并對模型施加疲勞荷載，通過監(jiān)測未加載及加載狀態(tài)下正交異性板的機電導(dǎo)納曲線變化

4、，來監(jiān)測焊縫處的裂紋損傷。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，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程是相近的，說明通過識別壓電正交異性板的導(dǎo)納曲線變化可以來監(jiān)測正交異性板的疲勞損傷。為了進一步判斷損傷程度，引入了常規(guī)的均方根偏差指標，并建立了馬氏距離指標，研究表明，基于RMSD損傷指標對正交異性板疲勞損傷進行定量評估的可靠性不高，MD指標綜合多頻段的損傷信息，能

5、更加有效地評估結(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PZT分布粘貼在木梁表面，并對木梁人工的切割損傷，通過監(jiān)測壓電傳感器的導(dǎo)納信號的變化來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)納信號的變化程度，引入了常規(guī)的RMSD指標。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、開展了基于EMI技術(shù)的木梁損傷定位試驗研究。研究中將多個PZT分布粘貼在木梁上表面不