自感知鎳粉水泥基復(fù)合材料及其應(yīng)用研究.pdf

1、鎳粉水泥基復(fù)合材料具有靈敏度高、與混凝土相容性好、耐久性好等優(yōu)點,在健康監(jiān)測和交通探測領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。本文圍繞鎳粉水泥基復(fù)合材料及其應(yīng)用兩個主題,針對鎳粉水泥基復(fù)合材料的感知性能產(chǎn)生機理及感知本構(gòu)模型的建立、鎳粉水泥基傳感器埋入混凝土后的受力特性及其制作參數(shù)計算分析、傳感器在混凝土構(gòu)件中的應(yīng)變協(xié)調(diào)程度計算分析、鎳粉水泥基復(fù)合材料在交通探測中的應(yīng)用等方面展開研究,具體如下:
　　(1)比較了球狀和刺球狀鎳粉水泥基復(fù)合材料的電

2、學(xué)特性和感知特性,表面形態(tài)的不同使兩種類型鎳粉水泥基復(fù)合材料的性能有著顯著的差別,而且刺球狀鎳粉水泥基復(fù)合材料的電流密度與電場強度之間是非線性的,從而證實了刺球狀鎳粉水泥基復(fù)合材料的導(dǎo)電機理是場致發(fā)射效應(yīng)。基于場致發(fā)射效應(yīng),建立了刺球狀鎳粉水泥基復(fù)合材料的力電本構(gòu)模型,采用三次回歸多項式即可較好地描述電阻率與壓應(yīng)力/應(yīng)變之間的關(guān)系。
　　(2)對傳感器埋入混凝土后的受力特性進行了計算分析,鎳粉水泥基傳感器埋入混凝土后應(yīng)力分布不均勻

3、,與傳感器周圍混凝土的應(yīng)力相差較大而應(yīng)變基本協(xié)調(diào)。根據(jù)對傳感器與混凝土應(yīng)變協(xié)調(diào)程度的影響確定了傳感器的合適尺寸是20×40×20mm,合適的電壓電極間距是5mm,而且制作傳感器時應(yīng)盡量使傳感器表面粗糙。
　　(3)對傳感器在混凝土構(gòu)件中的應(yīng)變協(xié)調(diào)程度進行了計算分析,傳感器的埋設(shè)位置、傳感器偏斜角度、混凝土強度等級、荷載大小、荷載類型等因素都對應(yīng)變協(xié)調(diào)程度有一定的影響,需要根據(jù)應(yīng)變協(xié)調(diào)程度對監(jiān)測結(jié)果進行修正以實現(xiàn)對混凝土線應(yīng)變的監(jiān)測