碳纖維智能層及其結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬.pdf

1、本課題由國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“碳纖維智能層的多場(chǎng)耦合機(jī)理及其場(chǎng)域診斷”(10672128)資助。 為了檢測(cè)面域上的應(yīng)變信息，可將傳感材料連續(xù)的覆蓋在混凝土結(jié)構(gòu)表面形成一個(gè)智能層，并利用其功能特性將結(jié)構(gòu)的應(yīng)變場(chǎng)轉(zhuǎn)化為易于檢測(cè)的電流場(chǎng)，通過(guò)對(duì)電場(chǎng)的檢測(cè)來(lái)感知所覆蓋的結(jié)構(gòu)區(qū)域內(nèi)任意點(diǎn)不同的應(yīng)變或捕捉其損傷。短切碳纖維機(jī)敏混凝土和碳纖維氈具有極高的壓阻敏感性，可以作為上述的智能層使用，在本文中將它們定義為碳纖維智能層。 伴隨著研

2、究的逐漸深入，需要在原理性試驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出相關(guān)的理論并加以驗(yàn)證，這時(shí)候數(shù)值模擬計(jì)算的重要性就凸現(xiàn)出來(lái)。一方面，數(shù)值模擬可以根據(jù)假設(shè)理論進(jìn)行計(jì)算并與真實(shí)試驗(yàn)的結(jié)果加以比較以檢驗(yàn)假設(shè)理論的合理性；另一方面，可以人為的去除一些非主要因素的影響，為不斷深入的理論研究提供更多、更理想的“虛擬實(shí)驗(yàn)”，而且借助虛擬試驗(yàn)，可以部分的省去碳纖維智能層制作周期長(zhǎng)、工藝復(fù)雜帶來(lái)的麻煩，從而可以節(jié)省時(shí)間、提高效率。在這兩點(diǎn)上來(lái)講，本文的研究是具有十分重要意義的

3、。 本文的主要成果及創(chuàng)新之處如下： 1、模擬了力場(chǎng)作用下電勢(shì)場(chǎng)分布情況及隨力場(chǎng)而發(fā)生變化的規(guī)律，分析試驗(yàn)中差動(dòng)法初值不為零的原因及解決方案，并探討了利用智能層的壓敏特性對(duì)簡(jiǎn)支梁的跨中撓度進(jìn)行檢測(cè)的可行性。 2、研究梁在出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損傷時(shí)智能層的響應(yīng)情況，提出判定損傷位置及損傷程度的方法，并驗(yàn)證該方法的可行性。 3、模擬梁在動(dòng)荷載作用下以及在結(jié)構(gòu)發(fā)生動(dòng)態(tài)損傷時(shí)智能層的響應(yīng)情況。本文研究成果，對(duì)碳纖維智能層的理論