基于壓電薄膜的結(jié)構(gòu)應(yīng)變與損傷檢測(cè)研究.pdf

1、PVDF壓電薄膜是一種智能傳感元件，其良好的性能使PVDF壓電薄膜在結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展空間。本文對(duì)PVDF壓電薄膜的多項(xiàng)性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，并采用實(shí)驗(yàn)方法驗(yàn)證了PVDF壓電薄膜性質(zhì)的準(zhǔn)確性。 首先，根據(jù)壓電方程推導(dǎo)了在非接觸測(cè)量方式下，電壓表測(cè)量電壓和結(jié)構(gòu)表面應(yīng)變分量之間的關(guān)系式，并對(duì)購(gòu)置的PVDF壓電薄膜進(jìn)行了標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。 其次，針對(duì)目前PVDF壓電薄膜在船舶與海洋工程結(jié)構(gòu)表面應(yīng)變傳感應(yīng)用方面存在的一些缺陷，提

2、出一種將壓電薄膜保護(hù)在結(jié)構(gòu)的油漆涂層下面，并采用非接觸式靜電電壓表檢測(cè)薄膜表面感應(yīng)電荷的結(jié)構(gòu)表面應(yīng)變測(cè)量方法。然后，從靜電電壓表探頭的測(cè)量原理，分析了探頭和被測(cè)表面之間的零電場(chǎng)技術(shù)，從理論上預(yù)測(cè)可以對(duì)埋藏在油漆涂層下的PVDF壓電薄膜進(jìn)行感應(yīng)電荷檢測(cè)。最后在一塊平滑鋼板試件上粘貼10枚壓電薄膜，并進(jìn)行表面油漆噴涂處理，通過試件單向加載實(shí)驗(yàn)，測(cè)量油漆涂層下的薄膜表面感應(yīng)電荷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，覆蓋在PVDF表面的油漆涂層有無(wú)和不同厚度對(duì)電荷信

3、號(hào)的采集影響很小，幾乎可以忽略不計(jì)。該方法在應(yīng)用上具有可行性和明顯的工程意義。 第三，為簡(jiǎn)化操作程序，解決工程實(shí)際測(cè)量中的實(shí)際問題，提出了一種基于壓電特性的組合PVDF壓電薄膜。這種組合PVDF壓電薄膜具有多項(xiàng)優(yōu)于普通PVDF壓電薄膜的特點(diǎn)，能夠大幅度節(jié)省測(cè)量成本。 最后，提出了一種利用PVDF壓電薄膜來測(cè)量結(jié)構(gòu)表面裂紋深度的實(shí)驗(yàn)方法。首先，從無(wú)限體埋藏裂紋表面法向位移間斷的解析解入手，推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)表面裂紋張開位移和深度之