基于压电陶瓷的PVA-ECC混凝土柱裂缝损伤监测

发布时间：2021-01-23 01:49

　　目的基于压电陶瓷传感器对聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA-ECC）进行裂缝损伤识别研究,以指导实际工程.方法在实验室浇筑7个PVA-ECC混凝土柱,分别设置了不同深度的人工裂缝损伤,采用基于压电陶瓷的波动分析法对其进行损伤识别,计算监测信号的小波包能量、功率谱密度以及基于小波包变换的损伤指标.结果随着裂缝深度的增大,小波包能量和功率谱密度均随之减小,且小波包能量与裂缝深度之间存在线性关系,基于小波包变换的损伤指标对损伤程度敏感性较好.结论该监测方法能有效识别PVA-ECC混凝土柱人工模拟的裂缝损伤,研究结果可为PVA-ECC混凝土柱的健康监测提供参考. 

【文章来源】：沈阳建筑大学学报(自然科学版). 2020,36(04)北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

监测信号的时域及频域图

波动分析法的基本原理是将压电陶瓷粘贴于结构表面或嵌入结构内部,与被测结构一起构成压电陶瓷智能监测系统.文中首先使用交流电信号激励贴在PVA-ECC混凝土柱一端的压电陶瓷驱动器片(PZT),由于压电陶瓷的逆压电效应,被激励的PZT片将产生高频应力波并以PVA-ECC混凝土柱为介质进行传播,此时由于压电陶瓷的正压电效应,位于柱子另一端的PZT片将接收到高频应力波并将其转变为电信号,通过数据采集系统传输给电脑.由于损伤的出现会引发信号幅值的减小、小波包能量的衰减以及信号模态的改变等,因此可通过对接收信号的分析来识别结构是否存在损伤,以及损伤的位置和程度.基于波动分析法的压电陶瓷主动监测系统如图1所示[19].1.2 小波包能量

为了研究PVA-ECC混凝土柱裂缝损伤的监测方法,在实验室浇筑了7个直径为120 mm、高为200 mm的PVA-ECC混凝土试件,并在其上设置了不同深度的裂缝损伤(见图2),试件编号以及裂缝损伤深度见表1.裂缝宽度均为1.5 mm,其中试件ECC-1作为可参考的健康状态不设置损伤,裂缝位置见图3.表1 试件编号及裂缝设置Table 1 Specimen numbers and crack setting 试件编号 裂缝深度/mm ECC-1 0 ECC-2 2 ECC-3 5 ECC-4 8 ECC-5 11 ECC-6 15 ECC-7 20

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于压电陶瓷的钢管混凝土柱剥离损伤识别研究[J]. 许斌,李冰,宋刚兵,滕军,令狐延.  土木工程学报. 2012(07)



本文编号：2994304