碳纤维水泥基复合材料压敏性应用研究

鉴于短切碳纤维和碳纤维毡水泥基复合材料(CFCC)具有很好的压敏性,对CFCC的压敏性进行了应用研究.研制了CFCC涂层混凝土偏心柱模型,采用四电极测电阻法并利用差动原理极大提高了敏感性,同时可实现温度补偿.通过实验对试样进行偏心受压,并对受压载荷、受拉面应变和差动电压数据进行了实时在线采集,结果表明CFCC的输出差动电压与结构所受偏心弯矩及偏心应变具有较高的敏感性,尤其毡CFCC更是具有很好的线性关系.     

混凝土结构中钢筋锈蚀参数的识别

研究了混凝土结构中钢筋锈蚀参数的识别问题.在考虑混凝土的塑性变形和梁的拉区裂缝的基础上,利用能量法导出梁的自由振动的数学模型,从而得到梁的低阶频率;然后运用最小二乘法建立目标函数,通过非线性迭代识别出钢筋锈蚀参量.图2,表1,参6.     

聚合物基复合材料单向板黏弹性模型

为了建立一种由基体的黏弹性获得复合材料黏弹性的新方法,从基体材料的黏弹性模型出发,提出一种复合材料单向板黏弹性模型.由该模型的平衡方程组,经拉普拉斯变换与逆变换推导其黏弹性本构关系,该表达形式与基体材料的黏弹性本构方程具有相同的形式.进行了基体材料和复合材料单向板的黏弹性实验,结果表明:复合材料单向板的蠕变柔量公式的实验拟合参数值与理论推导的参数值较为接近,该模型能够较准确地表达复合材料单向板的黏弹性行为.该模型只须测出基体的弹性模量及蠕变常数、复合材料单向板的弹性模量及基体含量,即可预测聚合物基复合材料单向板的黏弹性行为.     

浅海波导赫姆霍茨方程外问题多尺度有限元法

研究了二维多尺度海洋波导中声波与散射体相互作用的问题.将海洋波导中散射体的声散射问题分解为两个外问题和一个内问题进行求解,外问题和内问题的解通过在人工边界上的DtN映射耦合,建立了相应的DtN映射.通过DtN映射,把赫姆霍茨方程在无限长带状区域中的定解问题,转化为在一个有限区域中的定解问题.基于伽辽金变分和DtN映射方法,发展了数值求解这类声散射问题的一种多尺度有限元求解方法,提出了有效的数值实现手段.数值计算结果表明了所建立的有限元理论方法是有效和实用的,而且它的数值实现是很快速的.     

机敏混凝土结构变形的自诊断

从理论和实验两方向证明：利用结构的受力变形特点和CFRC的功能特性，合理地敷设CFRC，不但可实现机敏混凝土结构变形的自诊断，而且可大大提高其灵敏系数和稳定性，同时也实现了温度补偿。     

混凝土结构层间力学性能的电学表征

以由碳纤维布作为界面层的混凝土及碳纤维混凝土为例,根据混凝土层间接触电阻的变化,对剪切荷载及弯曲荷载作用下的混凝土界面粘接性能及剪切强度进行电学参数变化实验.实验结果表明:素混凝土层间接触电阻随着层间粘接松动而增大,当发生粘接破坏时,则急剧增大;碳纤维混凝土层间接触电阻随着剪切强度的增大而增大,发生剪切破坏时,则急剧增大;碳纤维混凝土层间接触电阻的敏感性比素混凝土层间接触电阻对界面粘接及剪应力的敏感性要好,低应力作用下,碳纤维混凝土层间接触电阻随应力明显变化.     

树脂基碳纤维应变传感一体化技术

为了解决树脂基碳纤维传感器存在的蠕变和零漂移的问题,使之能够更加适应工程结构监测的需要,使用低温焊接法制备了树脂基碳纤维传感器,并针对树脂基碳纤维复合材料的应变传感性能中存在的零漂移、蠕变等问题,研发了树脂基碳纤维应变传感一体化技术.该技术包含双恒流电桥平衡电路、软件零点追踪及改进的六端比例测量法.实验结果证明:该一体化技术使碳纤维应变传感器的蠕变由1.3%降低到0.002%,零漂移由6.5%降低到0.001%;能够有效地解决树脂基碳纤维传感器存在的蠕变和零漂移问题.     

水泥基智能表层的研制及特性

研制了一种与混凝土结构相容性好的全域性应变传感器——水泥基智能表层，对这种新型传感器的静态特性进行了实验分析．对铺设有水泥基智能表层的实验梁进行三点弯曲实验，在不同挠度下，用数据采集系统和电阻应变仪分别测量梁上各等分段电压及其平均应变．实验结果表明，在弹性范围内，水泥基智能表层表现出良好的压敏性，电阻变化率与梁的平均应变有很好的一致性，反映了结构的应变规律．同时，当水泥基智能表层受压时，各段灵敏度大约为25～30．当水泥基智能表层受拉时，各段灵敏度大约为20-25，其灵敏度远大于电阻应变片的灵敏度2．且有良好的线性和重复性．     

结构电阻率断层图像等位线修正重建法

提出一种碳纤维混凝土（CFRC）结构电阻率断层图像等位线修正重建方法．该方法利用CFRC结构内正演电场各测量值的等值线位置信息，建立一种等效电导模型；依据该电导模型的物理关系计算各迭代步的相应区域等效电阻调整量，进而求解区域电阻率调整量，使得电阻率调整后CFRC结构各电极测量值的等值线终止点向相应电极修正，实现CFRC结构的ERT图像重建．该迭代过程等效于电极正演电位逼近电极测量电位的过程．该算法原理简单、易于实现，无需正则化技术和求解雅可比矩阵及黑塞矩阵信息，避开了Newton-Raphson类算法的病态性和计算量大的问题．研究结果表明：该算法能够获得满意的图像重建效果和重建速度．     

TSVD正则化方法的参数选取及数值计算

对于求解不适定问题的TSVD正则化方法，给出了能达到渐进最优阶的正则参数的后验选取法．从数值实现角度看，TSVD正则化方法是求解不适定问题的十分有效的方法．