基于PZT柔性压电传感器的混凝土动态冲击应力/应变健康监测研究

发布时间：2021-05-24 04:52

　　混凝土工程材料在长期服役过程中,会受到多种不同作用效果的冲击载荷作用,造成混凝土结构材料一定的损伤,最终影响建筑结构的安全和寿命。因此实时监测混凝土所受冲击应力大小并评估混凝土结构损伤程度,并及时采取相对应的保护措施是保证混凝土材料能够长期服役的重要手段。在本文中,我们基于锆钛酸铅(PbZr_0.52Ti_0.48O₃,PZT)压电纳米纤维制备了柔性压电传感器,封装后制得PZT基压电智能骨料嵌入混凝土内部,实现了对混凝土冲击载荷下的健康实时监测,从而评估混凝土受到的损伤程度。具体研究内容如下:（1）PZT柔性压电传感器的制备及性能表征。静电纺丝法制备PZT压电纳米纤维,复合PDMS作为高聚物基底和导电相CNTs,制备了PZT/PDMS/CNTs复合材料基压电传感器。采用步进电机测试了PZT压电传感器的弯曲应变传感性能,并且采用自制落锤冲击装置测量了传感器冲击传感性能。通过正反接电极实验证实了PZT基压电传感器信号的真实性。（2）PZT压电智能骨料的制备及性能表征。采用水泥/环氧树脂材料对PZT传感器封装制得PZT压电智能骨料... 

【文章来源】：东南大学江苏省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：55 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状
    1.3 选题背景及研究内容
第二章 PZT柔性压电传感器的制备及性能表征
    2.1 PZT复合压电传感器的制备
        2.1.1 静电纺丝制备PbZr_(0.52)Ti_(0.48)O_3纳米纤维
        2.1.2 PZT/PDMS/CNTs柔性压电传感器制备
    2.2 PZT柔性压电传感器动态应力/应变性能表征
        2.2.1 PZT柔性压电传感器真假信号的判定
        2.2.2 PZT柔性压电传感器弯曲应变的输出特性
    2.3 PZT复合压电传感器动态冲击传感特性
    2.4 本章小结
第三章 基于PZT柔性压电传感器的压电智能骨料的制备及性能表征
    3.1 PZT柔性传感器基压电智能骨料的制备
    3.2 压电智能骨料力学性能研究
    3.3 落锤冲击实验系统的压电智能骨料传感特性表征
        3.3.1 压电智能骨料的灵敏度标标定理论基础及落锤冲击实验系统装置设计
        3.3.2 刚性/柔性冲击下压电智能骨料的灵敏度系数标定
        3.3.3 压电智能骨料传感输出的重复性及寿命研究
    3.4 微机控制电子万能试验机系统的压电智能骨料传感特性表征
        3.4.1 微机控制电子万能试验机标定系统设计
        3.4.2 微机控制电子万能试验机系统冲击压电智能骨料的性能表征及标定
    3.5 本章小结
第四章 基于压电智能骨料的混凝土动态冲击应力/应变及ANASYS数值模拟研究
    4.1 混凝土试件的制备及压电智能骨料在混凝土中的布置
    4.2 混凝土动态冲击应力应变的ANSYS有限元数值模拟模型
        4.2.1 落锤冲击系统混凝土应力应变ANSYS有限元数值模拟
        4.2.2 微机控制电子万能试验机冲击系统混凝土应力应变ANSYS有限元数值模拟
    4.3 落锤自由落体冲击混凝土实验及ANSYS数值模拟结果分析
        4.3.1 落锤刚性均匀冲击混凝土实验及ANSYS数值模拟结果分析
        4.3.2 落锤柔性均匀冲击混凝土实验及ANSYS数值模拟结果分析
        4.3.3 落锤局部刚性冲击混凝土实验及ANSYS数值模拟结果分析
    4.4 微机控制电子万能试验机冲击混凝土实验及ANSYS数值模拟结果分析
        4.4.1 万能试验机均匀加载混凝土实验及ANSYS数值模拟结果分析
        4.4.2 万能试验机局部加载混凝土实验及ANSYS数值模拟结果分析
    4.5 本章小结
第五章 结论及展望
    5.1 本文内容总结
    5.2 工作展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表的文章和专利


【参考文献】：
期刊论文
[1]三峡工程大体积混凝土施工技术[J]. 郑守仁,孙志禹,朱红兵.  中国科学:技术科学. 2017(08)
[2]钢筋混凝土框架结构抗倒塌性能的试验研究[J]. 易伟建,何庆锋,肖岩.  建筑结构学报. 2007(05)
[3]结构健康监测中的损伤检测技术研究进展[J]. 杨智春,于哲峰.  力学进展. 2004(02)



本文编号：3203587