基于压电陶瓷表面波测量的钢管砼界面剥离检测机理模拟研究

发布时间：2020-08-12 03:39

【摘要】：钢管混凝土结构以其优越的力学性能常作为竖向承力构件用于高层及超高层建筑以及大跨度桥梁中。然而由于钢管混凝土结构浇筑过程中的水化热不均、混凝土后期的收缩徐变以及施工管理不善等原因,钢管混凝土结构在钢管壁与混凝土的界面处常会出现剥离缺陷,这种界面缺陷的存在削弱了混凝土和钢管的协同作用,降低了结构的承载力。因此,对钢管混凝土结构进行损伤检测研究具有重大意义。为了对钢管混凝土结构进行损伤检测,本文采用数值模拟研究的方法,通过在钢管混凝土结构表面同侧粘贴压电陶瓷片激发表面应力波,基于表面波的测量与分析实现钢管混凝土结构界面剥离识别,并与试验结果进行验证,结果发现与试验结果吻合良好。本文的主要工作包含以下内容:(1)介绍基于压电材料的结构损伤识别的研究进展,特别是压电陶瓷材料在钢管混凝土等钢-混凝土组合结构健康监测中的应用进行总结,介绍了其基本原理简要分析。(2)提出基于表面波测量的钢管混凝土界面剥离缺陷检测方法,介绍了基本原理。探讨了选定检测激励信号并用合适的窗函数对激励信号进行加窗处理的方法。(3)考虑压电效应以及压电陶瓷与钢管混凝土结构的机电耦合效应,运用有限元分析软件ANSYS建立钢管混凝土结构缺陷检测分析模型,对钢管混凝土结构在表面同侧粘贴压电陶瓷片下的驱动和传感进行模拟分析,探究导波在钢管混凝土结构中的基本传播原理。定义界面损伤指标,实现对钢管混凝土结构界面剥离缺陷的识别以及缺陷大小的判断。(4)将钢管混凝土结构缺陷检测模拟分析的结果与试验结果进行对比验证,验证了基于表面波测量的钢管混凝土结构界面缺陷检测方法的有效性。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TU398.9
【图文】：

国家体育馆鸟巢

图1.2台北101大楼

江西丰城电厂坍塌事故

【参考文献】

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本文编号：2789995