基于压电陶瓷的CFRP-混凝土粘结界面损伤检测方法研究
发布时间：2021-10-29 00:44
碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer,简称CFRP）具有高强度、质量轻、耐久性能好等特点,广泛应用于建筑结构的维修加固。但CFRP与加固结构的粘结界面较薄弱,易发生界面剥离破坏,直接影响加固结构的安全性和耐久性。因此,研发一种实用、经济、有效、便捷的界面损伤检测方法将对CFRP加固结构工程具有重大意义。本文基于压电陶瓷技术对CFRP-混凝土粘结界面损伤进行识别研究,对设置了不同类型、不同尺寸的界面模拟损伤的CFRP布加固的混凝土方柱,利用波动分析法和压电阻抗法进行界面损伤识别研究,重点是对激励信号的损伤特征参量的提取以及损伤识别方法的研究。主要的研究工作如下:（1）根据实际工程结构以及监测方法的需要,研制了嵌入式的“智能骨料”作为压电驱动器。（2）基于波动分析法对CFRP-混凝土粘结界面模拟损伤进行识别研究,采用了正弦信号和扫频信号作为激励信号。结果表明:正弦信号的幅值以及扫频信号的小波包能量值均对两类界面模拟损伤表现出较好的敏感性;正弦信号幅值的损伤指标DI与损伤的程度正相关,而扫频信号的小波包能量值的健康指标EI与损伤的程度负相关。试验...
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 压电智能材料
1.2.1 压电材料
1.2.2 压电效应
1.2.3 性能参数
1.2.4 压电方程
1.3 基于压电陶瓷的结构损伤检测与健康监测
1.3.1 基于压电陶瓷的被动监测
1.3.2 基于压电陶瓷的主动监测
1.4 本文主要研究内容
第二章 基于压电陶瓷的智能骨料制作
2.0 引言
2.1 PZT传感器与主体结构结合方式
2.1.1 粘贴式
2.1.2 嵌入式
2.2 压电陶瓷的选取
2.3“智能骨料”的制作
2.4 本章小结
第三章 基于波动分析法的CFRP-混凝土粘结界面损伤检测试验研究
3.1 波动分析法分析基础
3.1.1 信号选取
3.1.2 信号滤波
3.1.3 信号分析
3.2 试验概况
3.2.1 试验试件
3.2.2 传感器及损伤布置
3.2.3 试验步骤与设备
3.3 试验结果分析
3.3.1 基于正弦信号的幅值分析
3.3.2 基于扫频信号的小波包能量分析
3.4 本章小结
第四章 基于压电阻抗法的CFRP-混凝土粘结界面损伤检测试验研究
4.1 压电阻抗法基本理论
4.1.1 PZT与本体结构作用模型
4.1.2 测试频段与分析方法
4.2 试验概况
4.2.1 试验步骤与设备
4.2.2 试验工况
4.3 试验结果分析
4.3.1 阻抗曲线图
4.3.2 RMSD损伤指标
4.4 本章小结
第五章 基于压电陶瓷的CFRP板加固钢筋混凝土梁界面剥离过程实时监测
5.1 试验概况
5.1.1 试验梁设计
5.1.2 界面剥离监测方案
5.2 试验结果分析
5.2.1 基于波动分析法的试验结果分析
5.2.2 基于阻抗法的试验结果分析
5.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于嵌入压电技术的钢管核心混凝土缺陷检测[J]. 许斌,蔡萍,周宇,黄清. 压电与声光. 2015(03)
[2]基于压电阻抗的钢管砼柱横隔板剥离缺陷检测[J]. 许斌,陈梦琦,王海东,余地华,侯玉杰. 压电与声光. 2015(01)
[3]基于压电陶瓷传感器的钢筋混凝土框架结构裂缝损伤全过程监测[J]. 孙威,阎石,姜绍飞,陈鑫. 建筑科学与工程学报. 2013(04)
[4]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)
[5]CFRP加固混凝土结构剥离损伤识别试验研究[J]. 阎石,马禄哲. 土木工程与管理学报. 2011(03)
[6]混凝土梁外贴FRP抗剪加固承载力计算[J]. 陆新征,叶列平,陈建飞,李天虹. 建筑结构. 2006(09)
[7]国内外压电陶瓷的新进展及新应用[J]. 李晓娟,李全禄,谢妙霞,郝淑娟,杨贵考,周九茹,马晴. 硅酸盐通报. 2006(04)
[8]PZT的EMI技术在土木工程健康监测中的研究进展[J]. 焦莉,李宏男. 防灾减灾工程学报. 2006(01)
[9]压电智能传感结构在土木工程中的研究和应用[J]. 李宏男,赵晓燕. 地震工程与工程振动. 2004(06)
[10]压电材料在土木工程结构健康检测中的应用[J]. 孙明清,李卓球,候作富. 混凝土. 2003(03)
博士论文
[1]利用压电陶瓷的智能混凝土结构健康监测技术[D]. 孙威.大连理工大学 2009
[2]基于压电陶瓷的结构健康监测与损伤诊断[D]. 赵晓燕.大连理工大学 2008
[3]土木工程结构的性能监测系统与损伤识别方法研究[D]. 杨晓明.天津大学 2006
硕士论文
[1]基于压电陶瓷的嵌入式动态拉应力传感器的开发与标定[D]. 孙广意.湖南大学 2016
[2]基于压电陶瓷的风机叶片模型表面覆冰状态主动监测[D]. 郭雪怡.湖南大学 2016
[3]基于压电阻抗的钢骨混凝土结构界面缺陷监测研究[D]. 舒志方.湖南大学 2015
[4]基于压电陶瓷的钢管混凝土组合结构界面损伤监测研究[D]. 邓海明.湖南大学 2015
[5]基于压电阻抗的大型多腔不规则钢管砼柱缺陷检测研究[D]. 陈梦琦.湖南大学 2014
[6]基于压电陶瓷的钢管混凝土柱界面及混凝土缺陷损伤评估[D]. 黄清.湖南大学 2012
本文编号：3463633
【文章来源】：广东工业大学广东省
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.1.1 研究背景
1.1.2 研究意义
1.2 压电智能材料
1.2.1 压电材料
1.2.2 压电效应
1.2.3 性能参数
1.2.4 压电方程
1.3 基于压电陶瓷的结构损伤检测与健康监测
1.3.1 基于压电陶瓷的被动监测
1.3.2 基于压电陶瓷的主动监测
1.4 本文主要研究内容
第二章 基于压电陶瓷的智能骨料制作
2.0 引言
2.1 PZT传感器与主体结构结合方式
2.1.1 粘贴式
2.1.2 嵌入式
2.2 压电陶瓷的选取
2.3“智能骨料”的制作
2.4 本章小结
第三章 基于波动分析法的CFRP-混凝土粘结界面损伤检测试验研究
3.1 波动分析法分析基础
3.1.1 信号选取
3.1.2 信号滤波
3.1.3 信号分析
3.2 试验概况
3.2.1 试验试件
3.2.2 传感器及损伤布置
3.2.3 试验步骤与设备
3.3 试验结果分析
3.3.1 基于正弦信号的幅值分析
3.3.2 基于扫频信号的小波包能量分析
3.4 本章小结
第四章 基于压电阻抗法的CFRP-混凝土粘结界面损伤检测试验研究
4.1 压电阻抗法基本理论
4.1.1 PZT与本体结构作用模型
4.1.2 测试频段与分析方法
4.2 试验概况
4.2.1 试验步骤与设备
4.2.2 试验工况
4.3 试验结果分析
4.3.1 阻抗曲线图
4.3.2 RMSD损伤指标
4.4 本章小结
第五章 基于压电陶瓷的CFRP板加固钢筋混凝土梁界面剥离过程实时监测
5.1 试验概况
5.1.1 试验梁设计
5.1.2 界面剥离监测方案
5.2 试验结果分析
5.2.1 基于波动分析法的试验结果分析
5.2.2 基于阻抗法的试验结果分析
5.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于嵌入压电技术的钢管核心混凝土缺陷检测[J]. 许斌,蔡萍,周宇,黄清. 压电与声光. 2015(03)
[2]基于压电阻抗的钢管砼柱横隔板剥离缺陷检测[J]. 许斌,陈梦琦,王海东,余地华,侯玉杰. 压电与声光. 2015(01)
[3]基于压电陶瓷传感器的钢筋混凝土框架结构裂缝损伤全过程监测[J]. 孙威,阎石,姜绍飞,陈鑫. 建筑科学与工程学报. 2013(04)
[4]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)
[5]CFRP加固混凝土结构剥离损伤识别试验研究[J]. 阎石,马禄哲. 土木工程与管理学报. 2011(03)
[6]混凝土梁外贴FRP抗剪加固承载力计算[J]. 陆新征,叶列平,陈建飞,李天虹. 建筑结构. 2006(09)
[7]国内外压电陶瓷的新进展及新应用[J]. 李晓娟,李全禄,谢妙霞,郝淑娟,杨贵考,周九茹,马晴. 硅酸盐通报. 2006(04)
[8]PZT的EMI技术在土木工程健康监测中的研究进展[J]. 焦莉,李宏男. 防灾减灾工程学报. 2006(01)
[9]压电智能传感结构在土木工程中的研究和应用[J]. 李宏男,赵晓燕. 地震工程与工程振动. 2004(06)
[10]压电材料在土木工程结构健康检测中的应用[J]. 孙明清,李卓球,候作富. 混凝土. 2003(03)
博士论文
[1]利用压电陶瓷的智能混凝土结构健康监测技术[D]. 孙威.大连理工大学 2009
[2]基于压电陶瓷的结构健康监测与损伤诊断[D]. 赵晓燕.大连理工大学 2008
[3]土木工程结构的性能监测系统与损伤识别方法研究[D]. 杨晓明.天津大学 2006
硕士论文
[1]基于压电陶瓷的嵌入式动态拉应力传感器的开发与标定[D]. 孙广意.湖南大学 2016
[2]基于压电陶瓷的风机叶片模型表面覆冰状态主动监测[D]. 郭雪怡.湖南大学 2016
[3]基于压电阻抗的钢骨混凝土结构界面缺陷监测研究[D]. 舒志方.湖南大学 2015
[4]基于压电陶瓷的钢管混凝土组合结构界面损伤监测研究[D]. 邓海明.湖南大学 2015
[5]基于压电阻抗的大型多腔不规则钢管砼柱缺陷检测研究[D]. 陈梦琦.湖南大学 2014
[6]基于压电陶瓷的钢管混凝土柱界面及混凝土缺陷损伤评估[D]. 黄清.湖南大学 2012
本文编号：3463633
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