基于压电陶瓷传感器的混凝土早期强度及裂缝监测试验研究

发布时间：2024-10-13 08:00

　　基于压电陶瓷传感器的结构健康监测是目前土木领域的研究热点之一。因其具有制作工艺简单、耐久性好、抗干扰、灵敏度高、成本低廉等优点,使其在土木工程领域的结构健康监测方面备受关注。现阶段,对各种混凝土结构的可靠性和安全性提出了更高要求,因此需要对结构进行长期检测。本论文的研究为湖南省自然科学基金面上项目资助(2019JJ40313)的部分研究内容,基于压电智能材料的结构健康监测这个科研热点,主要进行了以下四个方面的理论分析和试验研究:(1)本文简要讨论了现有结构健康监测系统的内容和意义。随着科学技术的发展,为了满足结构健康监测的需要,出现了智能材料。因压电陶瓷传感器具有灵敏度高、价格低和响应快速,同时兼具传感和驱动双重功效的优势,本论文将其作为主要的研究方向。(2)为了提高压电陶瓷传感器的耐压性、耐久性以及大大降低其对温度和湿度的敏感程度,本文制作了一种被水泥砂浆包裹的压电陶瓷传感器,称其为“智能骨料”。并根据强度、尺寸、材料、场分布四个方面,简述了制作过程。本论文选取了埋入式将“智能骨料”与主体结合,并建立了埋入式厚向振动压电陶瓷的力学模型。(3)本试验在混凝土养护期间,对其进行了早期强度监...

【文章页数】：73 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题的研究背景及意义
    1.2 智能材料与结构概述
        1.2.1 智能材料
        1.2.2 智能结构
    1.3 压电陶瓷
        1.3.1 压电材料简介
        1.3.2 压电效应
        1.3.3 压电方程
        1.3.4 压电材料的主要性能参数
    1.4 结构健康监测在土木工程中的应用
        1.4.1 结构健康监测简述
        1.4.2 基于压电陶瓷结构健康监测技术在土木工程中的应用
    1.5 本文主要研究内容
第二章 压电陶瓷传感器的制作及其相关理论
    2.1 引言
    2.2 压电陶瓷与结构的结合方式
        2.2.1 粘贴式
        2.2.2 埋入式
    2.3 “智能骨料”的制作
        2.3.1 压电陶瓷片的选取
        2.3.2 “智能骨料”的制作流程
    2.4 埋入式厚向振动压电陶瓷的力学模型
        2.4.1 驱动器模型
        2.4.2 接收器模型
    2.5 本章小结
第三章 基于压电陶瓷传感器的早期混凝土强度监测
    3.1 引言
    3.2 试验相关装置
    3.3 早期混凝土结构监测试验理论
    3.4 试验设计与内容
        3.4.1 试验目的
        3.4.2 试验方案
        3.4.3 试验步骤
    3.5 试验结果分析
        3.5.1 混凝土早期强度值
        3.5.2 混凝土强度值拟合
        3.5.3 信号幅值数据分析
        3.5.4 混凝土强度-能量值拟合内容
    3.6 强度-能量拟合方程的应用
        3.6.1 早期强度无损监测方法的试验标准条件
        3.6.2 混凝土强度无损检测方程
    3.7 本章小结
第四章 基于压电陶瓷传感器的混凝土裂缝监测
    4.1 引言
    4.2 小波分析的基本理论
        4.2.1 基于小波变换的分析理论
        4.2.2 基于小波包分析的理论
    4.3 基于压电陶瓷传感器的监测损伤识别理论
        4.3.1 能量波动法原理
        4.3.2 发射频率的选取及损伤识别方法
    4.4 试验设计
        4.4.1 试验目的
        4.4.2 试验概况
        4.4.3 试验方案的具体实施
    4.5 试验数据处理及分析
    4.6 本章小结
结论与展望
    结论
    展望
参考文献
致谢
附录A (攻读学位期间发表论文)



本文编号：4007900