基于智能預應力結構的碳纖維復合材料自感知特性研究.pdf

1、進入21世紀，基礎設施和大型結構的損傷累積和破壞行為等問題日益突出，對重要結構的健康監(jiān)測(SHM)要求也越來越嚴格。碳纖維復合材料（簡稱CFRP）具有優(yōu)良承載特性和自感知特性，為實現(xiàn)結構實時健康監(jiān)測提供基礎，對碳纖維復合材料的自感知特性研究也成為了當前土木工程領域的熱點。本文在國家自然科學基金項目“基于碳纖維材料的預應力混凝土結構自感知特性及其應用研究（51478209）”的資助下，主要研究了制作工藝和碳粉摻量改性樹脂基體對碳纖維傳感元

2、件力阻效應的影響，并建立了電阻響應和結構應變場之間的數(shù)學物理模型，主要內(nèi)容如下：
　　1、設計了真空和刷膠兩種制作工藝對碳纖維傳感元件力阻效應的對比試驗。兩種工藝各制作試件3根，考察了工藝對碳纖維傳感元件的初始電阻及伏安特性的影響；對碳纖維傳感元件進行單軸拉伸試驗，測定應變和試件電阻，總結分析了兩種工藝制作的碳纖維傳感元件電阻和電阻變化率隨應變的變化規(guī)律及其機理；對比分析了兩種工藝對碳纖維傳感元件線性度和靈敏度等指標的影響。

3、>　　2、以刷膠工藝制備了5組不同碳粉摻量改性樹脂基體的碳纖維傳感元件，考察了碳纖維傳感元件的初始電阻隨碳粉摻量的變化規(guī)律；通過碳纖維傳感元件單軸拉伸試驗，研究了傳感元件的電阻隨應變的變化關系和電阻變化率隨應變的變化規(guī)律；分析了碳粉摻量對碳纖維傳感元件電阻變化率—應變關系的影響；進而獲得了碳纖維傳感元件靈敏度隨碳粉摻量的變化規(guī)律，并從微觀角度對變化規(guī)律的機理進行了分析。
　　3、利用麥克斯韋方程與變分原理，從結構應變場應變能和無源