壓電混凝土基礎設施健康安全主動監(jiān)測技術的基礎研究.pdf

1、隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展和西部大開發(fā)的進行，基礎設施的建設取得了巨大成就。道路橋梁在西部的不斷拓展，出現(xiàn)了大型復雜邊坡以及形式與功能的日趨復雜化的大跨度橋梁設計。邊坡、橋梁監(jiān)測這項技術更成為國內(nèi)外學術界、工程界的研究焦點。但是由于目前監(jiān)測手段的不足，重大事故還是頻頻發(fā)生。 本碩士學位論文來源于重慶市“十五”攻關項目《壓電式基礎設施健康安全主動監(jiān)測技術》，這是一種具有實時、在線、無損、分布式特性的監(jiān)測技術，其目的在于為基礎設施工程結(jié)

2、構(gòu)監(jiān)測提供一種嶄新的，而又切實可行、可靠的工程方法和儀器系統(tǒng)。我們在進行該項課題研究過程中，根據(jù)壓電陶瓷片在混凝土中實際工況，結(jié)合實驗提出了本學位論文的研究題目、內(nèi)容及思路，是面向應用的基礎理論與實驗相結(jié)合的課題。 論文涉及了力學、聲學、壓電傳感技術等多種專業(yè)學科的知識，通過前期理論探討，以求證壓電無損檢測技術在混凝土基礎設施中應用的可行性。 在壓電陶瓷無損監(jiān)測技術研究中，壓電陶瓷傳感器振動行為分析是關鍵環(huán)節(jié)之一。本文著

3、重研究了在混凝土約束條件下壓電陶瓷片的樣本模型，在此基礎上通過理論探討和實驗現(xiàn)象分析，認為埋置于混凝土中的壓電陶瓷片是符合彈性力學中克希霍夫有關薄板理論的假設，是屬于薄板振動問題，并確定了其邊界約束條件。而后采用一種簡單的附加荷載法，即認為壓電陶瓷層對薄圓板的激勵可以視為一均布周期激振力作用于周邊固定的薄銅片上，迫使其作周期性振動，較好地解決了此類壓電陶瓷片的壓電耦合問題。同時，通過對大型通用有限元軟件ANSYS6.1的研究，。找到了其

4、單元庫中可以處理壓電場與結(jié)構(gòu)場三維空間耦合的SOLIDE5單元，并試圖利用大型通用有限元分析軟件ANSYS對簡化了的在混凝土約束條件下壓電陶瓷的壓電耦合變形進行模擬分析，為今后進一步研究壓電陶瓷在混凝土的聲發(fā)射和聲接收技術以及混凝土基礎設施狀態(tài)監(jiān)測方面打下基礎。 在定性方面，根據(jù)混凝土中聲波傳輸?shù)哪芎囊约盎炷林辛芽p對振幅和相位影響，本文提出了一種相位振幅分析法。試圖利用這種方法，對埋置于混凝土中的壓電陶瓷片的聲發(fā)射和聲接收波譜