面向结构状态评估的多尺度损伤模型

为了满足大跨结构健康监测和状态评估的需要,提出了计算结构损伤破坏的微宏观多尺度损伤模型.将结构微损伤变量定义为物质点处应力水平的函数,建立了非线性有限元模型,通过迭代求解来实现微损伤的耦合分析.为了考虑微损伤的累积效应,将结构的宏观损伤定义为微损伤的空间统计平均,选取均匀化遍历函数作为微损伤的空间分布概率密度函数,建立了宏微观损伤的关联模式,通过响应等效的方法来验证宏微观损伤关联模式的有效性.计算结果表明:耦合迭代求解技术可以降低微损伤分析过程中的网格敏感性;结构在均匀化宏观损伤下的响应与在非均匀微损伤下的响应吻合良好.采用多尺度损伤模型,可以有效实现结构的局部微损伤向均匀化宏观损伤的等效转换,有助于提高面向结构状态评估的有限元模型的计算效率.     

考虑环境因素影响的悬索桥整体状态预警方法

基于长期监测数据并采用主成分分析方法建立了润扬大桥悬索桥实测模态频率的环境条件归一化方法,有效地分离了环境因素变化对模态频率的影响,并在此基础上联合应用欧氏距离判别函数和假设检验方法识别模态频率的异常变化.分析表明,该方法可以识别出悬索桥模态频率0.1%的异常变化,具有较强的损伤敏感性,并且不需要监测环境因素变量,适用于悬索桥结构的在线监测与预警.此外,实测分析表明,悬索桥整体状态预警应选择非线性主成分分析方法并采用高阶模态频率作为监测参数.     

TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金的贮氢性能研究

采用高频感应熔炼法制备TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金,系统地研究Ni部分取代Fe对TiFe0.9-xNixZr0.1Mn0.2(x=0.1,0.2,0.3,0.4)合金相组成与贮氢性能的影响。XRD分析结果表明:合金主要由NiTi,FeTi和(Fe,Ni)相组成,在x=0.1~0.2时,有少量的FeZr2相,随着Ni含量的增加,FeZr2相消失,同时有TiMn2相产生。压强—成分—温度(PCT)测试结果表明,TiFe0.6Ni0.3Zr0.1Mn0.2合金的贮氢量最高,其吸氢量为1.46 wt%。电化学测试结果显示,合金电极放电容量随着Ni含量的增加而增大,TiFe0.8Ni0.1Zr0.1Mn0.2合金的放电容量为34 mAh/g,而TiFe0.5Ni0.4Zr0.1Mn0.2合金电极的放电容量则达156 mAh/g。     

基于结构响应的损伤诊断方法及其应用

为适应在线结构健康监测的要求,基于统计模式识别技术提出了一种新的结构损伤诊断方法.采集结构在健康和损伤两类工况下的动力响应数据,并对数据样本分段建立ARMA模型,对模型中的AR参数进行特征提取,获得主成分矩阵.计算健康、损伤状态主成分矩阵间的Mahalanobis距离.分析结果发现,损伤前后两状态Mahalanobis距离存在差异,因而提出以该距离的平方值作为损伤敏感特征DSPR,并建立基于假设检验t检验的方法辨识结构的状态.以环境激励下IASC-ASCE Benchmark结构的损伤试验为例,运用该方法进行了损伤诊断研究.试验表明,损伤敏感指标DSPR可有效辨识结构的健康与损伤状态,具备在线实时损伤诊断的应用价值.     

飞机结构强度试验中碳纤维增强树脂基复合材料无损检测技术

新型飞机大量使用碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)作为结构用材,为确定CFRP结构强度试验后的最终损伤状态,必须制定相应的无损检测方案与损伤评定方法。针对强度试验后CFRP工件表面粘接物对检测效率的影响、变厚度弧形CFRP结构原位检测损伤识别以及CFRP结构冲击损伤定量基准波选取等关键技术,结合强度试验中无损检测的特点,采用现场检测典型信号分析的方法,提出了CFRP结构强度试验中的无损检测方案和损伤评定方法,最后通过实验验证了检测方案和评定方法的有效性。     

不同浓度下乙醇-水溶液的缔合状态

为了研究不同浓度的乙醇-水溶液的缔合状态,采用1HNMR对其氢键缔合展开分析.发现:溶液中弱氢键C H…O随浓度变化的幅度较小,其中CH2比CH3更易形成弱氢键,也更易受浓度波动的影响;至于强氢键O H…C,乙醇分子OH比水分子更易受浓度变化的影响,溶液在乙醇摩尔分数x=0.550时出现最强的氢键缔合网络结构.根据缔合强度大小把溶液浓度范围大致分为3个区间:0x0.236时,水分子缔合结构占主要地位;0.236≤x≤0.735时,乙醇分子和水分子相互作用,形成更强、更广的氢键缔合网络结构;0.735x1.000时,乙醇分子缔合结构占据主要地位.     

MISiC肖特基二极管式氢敏传感器模型研究

在结合考虑6H SiC肖特基二极管正向热电子发射理论和氢吸附效应的基础上,研究了MIS氢敏传感器的敏感机理, 建立了传感器模型,具体分析了绝缘层厚度、灵敏度对传感器特性的影响。利用MATLAB对传感器的电流电压响应特性、灵敏度、电流分辨率与绝缘层之间的关系进行了仿真,结果表明绝缘层厚度、灵敏度是影响传感器性能的重要因素,并确定了在300 ℃时传感器最佳绝缘层厚度为2~2.35 nm,从而有效地提高了传感器灵敏度。     

基于AE对预应力钢筋砼梁损伤试验分析

为了探究预应力钢筋混凝土梁损伤与其声发射信号之间的关系,利用声发射技术对预应力钢筋混凝土梁损伤过程进行监测。通过三点弯曲试验,采集到预应力钢筋混凝土梁损伤的实时声发射信号数据。分析不同荷载下声发射信号幅值与上升时间的参数分布图,并对比加载过程试件梁的裂缝变化,发现不同信号幅值分布与混凝土梁的损伤类型具有很好的相关性,可以演化试件梁的损伤过程,其中高幅值信号的集聚意味着宏观裂缝的出现。此外,通过ISA信号强度准则的计算,对预应力钢筋砼梁损伤程度做出了定性评价。     

在围压冲击条件下岩石损伤粘塑性本构关系

基于简单的机械模型导出了岩石类材料在损伤状态下的应力应变关系，通过对适合与岩石类工程材料的内时定义的适当修正，将材料所受围压和应变率引入到本构关系中，导出了岩石在围岩压条件下的内时粘塑损伤本构关系，用所建立的本构方程描述了石岩在围压条件下的动态应力应变响应特性。结果表明，岩石的动态损伤使得材料的抗力明显降低，围压使得材料的抗力明显增加，考虑损佃的本构方程比未计及损佃的本构方程更好地描述了在围压条件下岩石动态损伤的实验现象。这一工作对深层岩石动态的研究提供了一种方法。     

聚苯胺-邻甲氧基苯胺电致变色性能的探讨

在单体浓度为0.4 mol dm-3,苯胺与邻甲氧基苯胺的摩尔配比为3∶1的条件下合成了聚苯胺-邻甲氧基苯胺,对其在不同酸度介质的电致变色性能进行了研究,结果表明在0.5 mol dm-3的HCl溶液中,聚苯胺-邻甲氧基苯胺具有很好的电致变色性.并对其电致变色机理进行了初步的探讨.