基于壓電阻抗的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)的研究.pdf

1、近十年來，壓電阻抗法應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測引起了廣泛的關(guān)注。其基本原理是：結(jié)構(gòu)損傷將引起結(jié)構(gòu)機械阻抗變化，由于結(jié)構(gòu)的機械阻抗難以通過直接測試得到，可利用壓電材料的機電耦合效應(yīng)，將結(jié)構(gòu)的損傷表現(xiàn)為粘貼主體結(jié)構(gòu)表面的壓電片電阻抗的變化。由于交變電場的工作頻率高頻范圍，所以該技術(shù)對結(jié)構(gòu)早期的細小損傷非常敏感。但是，由于損傷的結(jié)構(gòu)力學(xué)模型的復(fù)雜性和高頻分析的困難性，很難從理論上精確地模擬壓電阻抗結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)，因此，目前壓電阻抗技術(shù)還是一種定性的

2、監(jiān)測方法。
　　 為了校核高頻電阻抗分析的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)理論和驗證基于高頻電阻抗信號的結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測方法的有效性，提出可應(yīng)用結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的精細壓電阻抗有限元模型?？紤]壓電片—粘結(jié)層—主體結(jié)構(gòu)三者的耦合作用和黏結(jié)層的影響，通過三維有限元諧響應(yīng)分析方法，利用通用有限元軟件ANSYS建立壓電片—粘結(jié)層—主體結(jié)構(gòu)組成的耦合系統(tǒng)的三維有限元模型進行數(shù)值模擬，驗證了損傷參數(shù)對電導(dǎo)納信號產(chǎn)生的影響，分析了粘結(jié)層一些參數(shù)對電導(dǎo)納信號的影響，用有限元方法

3、從理論上證明了壓電阻抗法對梁和板的損傷擴展監(jiān)測的有效性，也證明了壓電阻抗法用于層合結(jié)構(gòu)脫粘損傷的可行性。
　　 利用精密阻抗分析儀HP4294A對梁、板和三層鋼框架進行了實驗研究。通過實測實驗數(shù)據(jù)和理論計算數(shù)據(jù)的對比分析，驗證了計算模型的正確性。通過對有損傷梁、板和三層鋼框架的實驗研究，引入損傷指標RMSD，該指標可以定量地識別損傷程度和損傷擴展地趨勢；最后通過實驗研究，分析了溫度、導(dǎo)線長度和電壓外界因素對壓電片電導(dǎo)納信號地影響