基于植入式压电阻抗技术的混凝土梁损伤识别

基于压电阻抗技术,对内植单个PZT传感器的混凝土梁进行建模,模拟其在无损、发生损伤、不同损伤程度的各种工况下的损伤识别过程.随后采用分布式多个内植PZT传感器确定损伤梁中裂纹的大致位置.结果表明:运用植入式PZT传感器能有效地识别混凝土梁中损伤的发生、损伤程度和损伤位置.     

压电智能结构的损伤识别研究

采用有限元方法分析了裂纹宽度对压电智能结构阻抗信号的影响,得出了压电智能结构的导纳频谱图。结果表明:随着裂纹宽度的增加,电导的共振频率产生了向左的偏移,损伤程度越大,共振频率偏移越多,且出现了较多的次模态,共振峰值也随损伤的增大而减小。此外引入的损伤指标RMSD的值会随着裂纹宽度的增加而增大。此结论对于结构的损伤识别具有一定的参考价值。     

压电阻抗法检测管道腐蚀损伤的实验研究

对油气管道的损伤进行实时监测,是建立管道健康监测系统的基本前提.本文基于压电阻抗技术进行油气管道腐蚀损伤识别实验,实测不同损伤类型的管道损伤前后及不同损伤状态下的PZT阻抗谱,探讨了管道损伤与PZT阻抗信息变化的关系.同时对实验数据进行分析,获取了与损伤类型相对应的统计特征指标变化规律,能够判断管道损伤位置和程度.     

压电智能结构的阻抗法建模

采用基于机械阻抗分析的方法，推导了表面粘有压电陶瓷作动器的四边简支矩形薄板的建模过程，并进行了仿真计算。与静态分析的结果进行比较，表明阻抗法的建模过程抓住了电压陶瓷片与结构之间动态耦合的物理实质，是一种更好的建模方法。     

基于压电阻抗法的机械螺栓组松动监测及识别

基于压电阻抗方法的结构健康监测(SHM)方法因其潜在的实用性而成为健康监测领域内重点研究的方法之一。介绍了压电阻抗技术用于结构健康监测的技术原理,分析了几种用于机械螺栓松动监测和识别方法的特点。实验以大型起重机等工程结构中常见的螺栓组为对象,通过HP4395A网络频谱阻抗分析仪测量粘贴在螺栓附近适当位置上的PZT压电片的阻抗特性,探讨了合适的扫描频率。分析了用均方根值(RMSD)作为损伤系数能实现对螺栓松紧程度的识别,而通过分布式的PZT能实现对螺栓组中螺栓松动的基本定位。     

基于压电陶瓷的固井水泥石损伤检测

固井水泥的裂缝损伤检测对于油气钻井井壁稳定性具有重要实际意义。基于压电陶瓷传感器的主动感应法,对固井水泥石进行裂缝损伤检测,获得裂缝深度及数量变化对传感器所接收信号值的影响,通过小波包能量分析得到时域信号图及小波包能量图,计算并分析其损伤指标。结合单轴试验对裂缝性固井水泥石进行轴压并分析其强度,且对裂缝深度与强度及损伤指标进行函数拟合。结果表明,传感器所接收的信号值及轴压强度随固井水泥石损伤程度的增大而减小,损伤指标能较好地反映其损伤程度。基于压电陶瓷传感器的主动感应法能够有效地检测并评价固井水泥石的损伤状况。     

压电悬臂梁式微型电场传感器的设计与制备

提出并研制一种新型压电悬臂梁式微型电场传感器,该传感器是基于压电(PZT)薄膜驱动的悬臂梁式微型电场传感器;同时介绍了传感器的工作原理、结构设计、制作工艺以及初步测试结果。该微型电场传感器由多根压电悬臂梁构成,每根悬臂梁能同时具有屏蔽电场和感应电荷功能。对传感器感应电荷的能力进行了计算;并根据计算结果和工艺要求设计了传感器的参数。该微型电场传感器采用微加工技术制作,每根悬臂梁为多层复合结构(Al/Si3N4/Pt/PZT/Pt/Ti/Si O2/Si),其中PZT薄膜采用溶胶-凝胶法制备。测试结果证明,传感器具有良好的响应特性。     

基于摄动方法的多尺度损伤表示理论

结构和材料的损伤破坏包含多个尺度, 单独一个尺度的分析很难正确地反映结构和材料的非线性行为. 我们从摄动均匀化理论出发, 基于不可逆热力学理论, 建立了联系细观尺度与宏观尺度的多尺度能量积分, 再结合经典连续损伤理论, 建立了基于细观微结构计算宏观连续损伤变量的一般方法体系, 即为多尺度损伤表示理论. 该理论将多尺度分析方法与传统连续损伤力学紧密结合在一起, 在此基础上建立的数值算法既能够从细观和宏观两个尺度上反映整体结构的损伤和破坏过程, 同时数值模拟的计算量也能够控制在合理的范围内. 最后的数值算例表明了理论的正确性和有效性.     

基于压电模态响应智能识别结构的动态荷载

基于对智能层合板结构的模态分析，提出由结构的压电模态响应反演瞬态荷载时间历程的有限元方法，介绍了压电模态传感器的实现原理，并给出了由实测压电单元输出得到结构模态响应的计算公式，采用无条件稳定的精细逐步积分法求解结构的模态动力学微分方程，构造了通过结构的模态响应反求荷载列阵的迭代算法，该方法作为动态激励的压电模态响应易于实时监测，迭代过程简单可靠、计算速度快、识别精度较高，适用于任意形状和边界条件的复杂型智能结构，实例表明了该方法的可行性。     

基于有限元模型和模态参数的损伤识别

本文从特征值问题出发，结合结构系统的有限单元模型并引入单元损伤因子，导出了求解单元损伤因子的方程，从而可以确定结构的损伤位置和损伤程度。利用简支梁进行了数值模拟，建立了简支梁的有限单元模型，用不同单元弹性模量的降低来模拟各种不同的损伤工况，并对每种工况进行了损伤位置和损伤程度识别，数值模拟结果同实际情况吻合很好。     

阻抗测量法及梁的阻抗应答分析

提出了利用压电陶瓷的阻抗测量法的概念,即用压电陶瓷作为驱动源产生动态阻抗信息.测试系统由阻抗分析仪、计算机、压电陶瓷片、铝梁组成.实验将铝梁作为测试对象,在其上粘贴压电陶瓷,通过对阻抗应答、振动模型和压电陶瓷片的粘贴位置的分析,研究梁的阻抗频率特性.实验结果表明,利用阻抗法,容易得到构造物的频率响应特性,应答分析也简单.     

基于神经网络的简支梁损伤检测研究

理论分析表明结构损伤前后的固有频率的变化包含了结构损伤位置和程度的信息,在此理论基础上。对一个简支梁模型进行了损伤数值模拟。提取固有频率的变化并采取合适的方法构造改进型BP神经网络的输入参数,并应用简支梁损伤前后的模态实验数据输入训练好的神经网络来判断结构损伤,检测表明。该方法在结构损伤检测中具有较好的应用前景。     

简支梁损伤识别的特征方程曲线交点法

基于扭转弹簧模型的裂纹梁振动分析,推导了含单边边缘裂纹简支梁振动频率特征方程,提出了“特征方程曲线交点法”结合“附加质量”的方法．通过绘制相应于损伤梁前几阶固有频率的裂纹深度一位置的关系曲线,并求解其交点识别裂纹参数,解决了由于简支梁的对称性导致的损伤位置的误判问题．数值模拟结果显示,本文方法具有很好的识别精度．     

基于模态柔度理论的结构损伤诊断试验研究

利用多参考点脉冲锤击法的输入输出动力信号获取结构的模态柔度,可以对结构进行损伤识别,设计了一根钢筋混凝土简支梁和一块钢-混凝土组合板的静动力试验.对不同损伤状态下的简支梁和组合板进行了动力测试,得到其模态柔度矩阵,并用来预测结构在荷载作用下的位移.简支梁试验结果表明,随着损伤程度的加深,结构自振频率降低,阻尼比增大,柔度增大,但自振频率只能判断结构损伤的出现,模态柔度则能够综合全面地反映钢筋混凝土简支梁结构的损伤位置和损伤程度.组合板试验表明,在线弹性状态下,动力测试与静力测试获得的模态柔度矩阵相差很小.设计了支座刚度变化、连接件损伤和横向支撑破坏这3种损伤工况,并用这3种工况来模拟实际桥梁结构可能出现的损伤状况.通过对比结构损伤前后的模态柔度位移信息,成功实现了组合板的损伤识别.     

微损伤简支梁测定的摄动分析方法

利用连续体的结构摄动理论,得到微损伤简支梁固有频率变化与结构损伤位置及损伤程度的函数.通过对该函数关系的变换,得到了损伤位置及损伤程度与实测频率的关系,推导出了结构损伤定位公式.该公式简洁,适于工程应用.使用本文方法和有限元方法对比进行实例分析,验证了本文所得公式的可靠性.与有限元方法相比,本文方法既避免了有限元方法对计算机的依赖,又避免了有限元方法中精度受网格尺寸影响这一局限性.     

基于阵列布置PZT的钢筒混凝土管道损伤监测与评估数值模拟

目的 研究基于阵列式PZT传感系统的超声导波在钢筒混凝土管道传播机理,并进行损伤监测与评估.方法 利用ABAQUS有限元软件建立了阵列式PZT与不同损伤程度的钢筒混凝土管道的机-电耦合有限元模型,对压电波动法钢筒混凝土管道裂缝损伤监测进行数值模拟.结果 提出损伤指数,建立损伤程度和损伤指数之间的关系式;钢筒混凝土管道无...     

基于BP神经网络的结构损伤检测

介绍了BP神经网络的学习算法,通过对一个钢筋混凝土简支梁模型进行了损伤数值模拟,提取固有频率作为BP神经网络的输入参数,并应用简支梁损伤前后的数据输入训练好的神经网络来判断结构损伤。检测表明,该方法在结构损伤检测中具有较好的应用前景。     

阻抗型压电二氧化碳传感器的研制和应用

基于串联式压电晶体对溶液电导率和介电常数的灵敏响应,研制了一种灵敏度高,响应快,稳定性好的阻抗型压电二氧化碳传感器,同时,探讨了利用阻抗型压电二氧化碳传感器组装酶传感器的可行性,实验结果表明这类二氧化碳传感器不需要参比电极,不便用易碎的玻璃ｐＨ电极,用于组装酶传感器具有结构简单,装配容易,易于微型化的优点。     

奇异摄动理论用于工程的数学和分析技术

本书为《用于工程的数学和分析技术》丛书之一。作者全面地介绍奇异摄动理论及在各个学科和工程中的应用。全书分为5章和1个附录。第1章数学预备知识，介绍学习奇异摄动理论所需的数学基础；第2章初步应用，阐述前一章所述方法的直接应用：求方程的根、用渐近展开来表示积分的函数和解微分方程；第3章进一步的应用，将奇异摄动法用于应用数学和数学物理中的一些重要例子，     

基于模态对比的简支梁桥损伤识别

利用ANSYS建立简支梁完好和不同损伤情况的有限元模型,并对其进行模态分析和不同损伤情况的模态结果对比。损伤梁体的固有频率与完好时相比会有所下降;简支梁出现损伤时,同一损伤位置对不同阶振型会产生不同程度的影响。基于此,可建立桥梁完好时与多种损伤情况的模态数据库,可成为桥梁健康监测的一种方法或依据。