基于天线传感器的FRP-钢结构典型损伤监测方法研究
发布时间：2022-01-15 02:07
FRP材料由于其优良的比强度、比刚度等特点被越来越广泛地应用于钢结构加固或裂纹修复中,FRP覆盖下的裂纹与FRP端部脱胶是FRP-钢结构的两种典型损伤形式,也是结构安全的重要隐患。受FRP覆盖及FRP材料属性（如FRP的正交各向异性、CFRP的弱导电性）的影响,FRP覆盖下的钢结构裂纹状态监测难度大,有关FRP端部脱胶损伤监测的研究极少。本文设计了一种新型的双基质天线传感器实现FRP-钢结构的典型损伤监测。论文的主要工作及研究成果如下:1)结合本文的研究对象,提出了“贴片-基质-FRP-钢结构”四层结构的双基质天线传感器损伤监测模型。根据共形映射理论和传输线模型,得出了双基质天线传感器的基频理论公式,阐述了天线传感器识别FRP覆盖下的钢结构裂纹的原理及基于天线传感器的FRP端部脱胶损伤监测机理,为后续的FRP-钢结构损伤识别研究提供了理论支撑。2)采用天线传感器对FRP覆盖下的钢结构裂纹识别方法进行了研究,分析了裂纹监测灵敏度,探讨了裂纹小尺寸及裂纹方向对双基质天线传感器的影响。结果表明:谐振频率随裂纹长度的增加而减小,灵敏度则随裂纹长度的增加而提高;可识别的最小裂纹尺寸变量和最小裂纹...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
起重机典型裂纹损伤
N J[12]以 FRP 加固的金属桥为研究对象，分析了不同损况，通过混合模式下的疲劳加载得到了不同疲劳寿命阶 36 个试样的实验结果推导了不同初始损伤程度的 FRP载模式修正因子。B[13]等人提出了一种形状记忆合金/纤维增强复合材料修纹扩展的数值模拟方法，采用基于等效初始缺陷尺寸的行了数值模拟，通过与实验结果比较，发现形状记忆合复可大大延长结构的寿命，但难以阻止裂纹的扩展。载复杂的结构，裂纹方向可能是随机的。Aljabar N J[14]研加固钢结构性能的影响，设计了六个不同方向的中心裂纹，对比了覆盖裂纹加固和裂纹边缘加固两种修复方式的估 CFRP 加固斜裂纹的钢结构疲劳寿命的修正因子数学纹长度与载荷循环次数的关系如图 1-2 所示。由图 1-2 钢结构的疲劳寿命有较大影响，裂纹方向为 90°（裂纹时扩展速度最快。
（a）CFRP 端部脱胶应力图 （b）不同载荷下的胶层剪切应力图 1-3 CFRP 端部脱胶数值仿真模型[16]Zhang S S[17]建立了 FRP 端部脱胶的二维简化有限元模型，分析了接触界粘接性能，最后通过试验验证了有限元模型的正确性。Fernando N D[18]分析了 CFRP-钢结构端部脱胶机理，研究了钢结构的表面和胶层粘接性能对粘接强度的影响，通过试验发现粘接强度主要与界面断相关。作者还提出了预测 CFRP 粘接性能和粘接强度的解析模型，引入了有
【参考文献】：
期刊论文
[1]微带贴片天线应变传感器优化设计研究[J]. 何存富,闫天婷,宋国荣,吕炎,吴斌. 仪器仪表学报. 2017(02)
[2]“CFRP-胶层-钢”多层异性复合结构涡流检测模型分析[J]. 柯亮,刘志平,JIANG Xiao-li,李大强. 武汉理工大学学报. 2016(06)
[3]海洋环境下FRP-混凝土界面粘结退化的可靠性分析[J]. 卢亦焱,杨婷,李杉,李娜. 武汉理工大学学报. 2014(09)
[4]一种基于微带天线的应变测量技术[J]. 葛航宇,李浩,陈跃良,刘马宝,王巧云. 中国科学:技术科学. 2014(09)
[5]大型港机金属结构损伤模式探究[J]. 王岩,丁克勤,赵娜. 科技信息. 2013(03)
[6]树脂基复合材料无损检测标样制备的研究[J]. 张冬梅,刘卫平,刘奎,于光,周晖,叶金蕊,张博明,侯进森. 航空制造技术. 2011(20)
本文编号：3589679
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
起重机典型裂纹损伤
N J[12]以 FRP 加固的金属桥为研究对象，分析了不同损况，通过混合模式下的疲劳加载得到了不同疲劳寿命阶 36 个试样的实验结果推导了不同初始损伤程度的 FRP载模式修正因子。B[13]等人提出了一种形状记忆合金/纤维增强复合材料修纹扩展的数值模拟方法，采用基于等效初始缺陷尺寸的行了数值模拟，通过与实验结果比较，发现形状记忆合复可大大延长结构的寿命，但难以阻止裂纹的扩展。载复杂的结构，裂纹方向可能是随机的。Aljabar N J[14]研加固钢结构性能的影响，设计了六个不同方向的中心裂纹，对比了覆盖裂纹加固和裂纹边缘加固两种修复方式的估 CFRP 加固斜裂纹的钢结构疲劳寿命的修正因子数学纹长度与载荷循环次数的关系如图 1-2 所示。由图 1-2 钢结构的疲劳寿命有较大影响，裂纹方向为 90°（裂纹时扩展速度最快。
（a）CFRP 端部脱胶应力图 （b）不同载荷下的胶层剪切应力图 1-3 CFRP 端部脱胶数值仿真模型[16]Zhang S S[17]建立了 FRP 端部脱胶的二维简化有限元模型，分析了接触界粘接性能，最后通过试验验证了有限元模型的正确性。Fernando N D[18]分析了 CFRP-钢结构端部脱胶机理，研究了钢结构的表面和胶层粘接性能对粘接强度的影响，通过试验发现粘接强度主要与界面断相关。作者还提出了预测 CFRP 粘接性能和粘接强度的解析模型，引入了有
【参考文献】：
期刊论文
[1]微带贴片天线应变传感器优化设计研究[J]. 何存富,闫天婷,宋国荣,吕炎,吴斌. 仪器仪表学报. 2017(02)
[2]“CFRP-胶层-钢”多层异性复合结构涡流检测模型分析[J]. 柯亮,刘志平,JIANG Xiao-li,李大强. 武汉理工大学学报. 2016(06)
[3]海洋环境下FRP-混凝土界面粘结退化的可靠性分析[J]. 卢亦焱,杨婷,李杉,李娜. 武汉理工大学学报. 2014(09)
[4]一种基于微带天线的应变测量技术[J]. 葛航宇,李浩,陈跃良,刘马宝,王巧云. 中国科学:技术科学. 2014(09)
[5]大型港机金属结构损伤模式探究[J]. 王岩,丁克勤,赵娜. 科技信息. 2013(03)
[6]树脂基复合材料无损检测标样制备的研究[J]. 张冬梅,刘卫平,刘奎,于光,周晖,叶金蕊,张博明,侯进森. 航空制造技术. 2011(20)
本文编号：3589679
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