基于壓電阻抗方法的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與損傷識(shí)別研究.pdf

1、各類(lèi)特種設(shè)備及大型的工程結(jié)構(gòu)能否在使用期間安全的運(yùn)行始終是人們關(guān)心的重點(diǎn)，基于聲、光、電、磁等原理發(fā)展起來(lái)的各類(lèi)無(wú)損檢測(cè)方法也很多，但很多無(wú)損檢測(cè)方法要求工廠停車(chē)或設(shè)備停運(yùn)，因此并不能掌握運(yùn)行中的在役設(shè)備的健康狀況，而且對(duì)檢測(cè)人員的專(zhuān)業(yè)經(jīng)驗(yàn)要求很高，所以人們迫切需要適用范圍廣、可靠性高的健康監(jiān)測(cè)方法。本文利用基于壓電元件的阻抗方法對(duì)板類(lèi)結(jié)構(gòu)的損傷以及螺栓松動(dòng)的監(jiān)測(cè)與損傷識(shí)別進(jìn)行了分析及實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)圓形薄片的PZT壓電元件利用ANSYS軟

2、件進(jìn)行了數(shù)值靜力分析和阻抗特性分析，研究了在不同頻率激勵(lì)下的電荷分布及阻抗譜，完成了壓電阻抗方法在板類(lèi)結(jié)構(gòu)的損傷監(jiān)測(cè)和機(jī)械螺栓組松動(dòng)的監(jiān)測(cè)及定位研究。具體的研究工作如下:
　　 1.分析了常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)健康保障方法的特點(diǎn)以及常用的無(wú)損檢測(cè)方法的不足，論證了基于壓電元件的阻抗方法在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)上良好的應(yīng)用潛力以及在損傷識(shí)別上的重要意義;
　　 2.介紹了國(guó)內(nèi)外的基于壓電元件的阻抗方法的相關(guān)學(xué)術(shù)研究，研究了壓電元件的力學(xué)和電學(xué)特

3、性，闡述了它在SHM領(lǐng)域上的基本原理，重點(diǎn)是其理論模型的建立;
　　 3.利用數(shù)值模擬軟件ANSYS對(duì)薄圓片型壓電元件進(jìn)行了靜力分析、模態(tài)分析以及諧響應(yīng)分析，直觀地得到其自身的一些特性，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供了重要參考;
　　 4.搭建了以阻抗分析儀、PZT壓電元件以及板結(jié)構(gòu)為核心的試驗(yàn)平臺(tái)，對(duì)壓電阻抗方法在板結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用進(jìn)行了深入研究，研究了可能影響PZT阻抗特性的激勵(lì)信號(hào)電壓和導(dǎo)線長(zhǎng)度等外在因素，選取了合適的算法得到