场致隧道效应材料在结构健康监测中的应用研究

发布时间：2021-01-16 13:30

　　结构健康监测可以有效地获取土木工程结构的损伤参数,评估结构完整性,减少维护费用,以及预测工作寿命。场致隧道效应橡胶基复合材料具有感知性能优越、制备工艺简单、适用范围广、不受力时为绝缘体等优点,有望应用其研制出适用于结构健康监测的传感器件。因此,本文分别围绕船舶桥梁碰撞监测、桥梁支座监测和交通探测三方面应用,系统研究了场致隧道效应橡胶基复合材料应用于结构健康监测时的材料选用原则、感知机理、传感器设计方法及判定机制。主要内容和结论如下:（1）船桥碰撞监测。以不同硅橡胶种类、试样厚度制备了场致隧道效应橡胶基复合材料并制作成传感器;设计了钢球自由落体撞击混凝土的碰撞模型试验,对所制得传感器进行碰撞感知性能测试,并提出了以监测传感器两端电压信号获得碰撞参数的方法;设计了并联采集系统和传感器在桥墩上分区布置的方法以定位碰撞位置;提出了桥梁桥墩受碰撞的损伤判定机制和预警方法;同时也研究了复合材料对碰撞缓冲消能的作用。结果表明,所设计制作的传感器对碰撞具有敏感的响应,量程满足船桥碰撞监测的要求;通过分析电压信号可以得到碰撞力、碰撞时间、碰撞位置、碰撞面积等船桥碰撞参数。（2）桥梁支座监测。设计了多种以... 

【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 结构健康监测
        1.2.2 智能材料
        1.2.3 场致隧道效应复合材料
            1.2.3.1 场致隧道效应复合材料的导电机理
            1.2.3.2 场致隧道效应复合材料的研究现状
    1.3 本论文的研究内容和方法
        1.3.1 研究内容
        1.3.2 技术路线
2 场致隧道效应橡胶基复合材料在船桥碰撞监测中的应用
    2.1 引言
    2.2 船桥碰撞监测传感器的制作与测试方法
        2.2.1 原材料
        2.2.2 制备方法
        2.2.3 传感器制作与测试方法
    2.3 船桥碰撞监测系统的性能测试
        2.3.1 传感器灵敏度分析
        2.3.2 碰撞感知与缓冲性能分析
        2.3.3 碰撞定位性能分析
        2.3.4 船桥碰撞的判断机制与应用
    2.4 本章小结
3 场致隧道效应橡胶基复合材料在智能橡胶支座中的应用
    3.1 引言
    3.2 智能橡胶支座的制作与测试方法
        3.2.1 复合材料制备
        3.2.2 智能橡胶支座制作
        3.2.3 测试方法
    3.3 智能橡胶支座受力的模拟分析
        3.3.1 ABAQUS建模
        3.3.2 模拟结果与分析
    3.4 智能橡胶支座的性能测试
        3.4.1 单调荷载下的压敏性特征曲线
        3.4.2 尺寸效应对压敏性的影响
        3.4.3 镍粉掺量对压敏性的影响
        3.4.4 加载速率对压敏性的影响
        3.4.5 恒定荷载下支座的压敏性
        3.4.6 智能橡胶支座的判断机制与应用
    3.5 本章小结
4 场致隧道效应橡胶基复合材料在智能交通探测中的应用
    4.1 引言
    4.2 交通探测传感器的制作与测试方法
        4.2.1 复合材料制备
        4.2.2 传感器制作与性能
        4.2.3 信号采集系统构建
    4.3 智能交通探测系统的性能测试
        4.3.1 单次通过的探测结果与分析
        4.3.2 往复通过的探测结果与分析
        4.3.3 持荷载下的探测结果与分析
        4.3.4 交通探测传感器的判断机制与应用
    4.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文以及申请专利情况
攻读硕士学位期间参与科研项目情况
攻读硕士学位期间获得奖励情况
致谢



本文编号：2980914