基于虚拟仪器技术的压电混凝土结构健康监测系统开发
发布时间：2020-03-13 04:56
【摘要】：当前,我国正处于大规模的基础设施建设时期,混凝土结构作为应用最普遍的一种结构形式,被广泛地应用于各类工程结构的建设。在其漫长的服役过程中,不可避免地发生材料老化及损伤,从而降低结构的可靠性,因此结构可靠问题一直受到广泛的关注。结构健康监测作为一种能够通过获取结构的相关信息,及时发现结构损伤,进而向用户做出安全预警的技术,是近年来土木工程领域的研究热点之一。其中,基于压电陶瓷的结构健康监测技术以其灵敏度高、响应快、对裂缝损伤敏感等优点,而被广泛应用于混凝土结构健康监测的研究中。经过国内外学者的努力,该项技术已经取得了丰硕的阶段性成果。但是,目前尚缺少相应配套监测平台的开发,使得此项技术只是停留在理论仿真和实验室试验研究阶段,还未实现大规模的工程应用。基于上述背景,本文的工作重点将基于虚拟仪器技术开发针对混凝土结构监测的压电健康监测系统,并将其应用到工程实际中。本文的主要工作包括： (1)总结了压电陶瓷健康监测技术在混凝土结构中应用的优势和不足,并针对现存问题提出了本文研究的主要内容。 (2)以压电波动法为理论基础,基于美国NI公司CompactRIO嵌入式平台、NI9221、 NI9263板卡以及图形化编程软件LabVIEW等软硬件,开发了可实时在线对混凝土裂缝进行监测的主动监测模块。该模块可实现监测信号的同步发射与采集、数据的实时在线处理以及裂缝的损伤识别和安全预警等功能。并通过混凝土梁的裂缝损伤试验验证了所建立系统的可行性与稳定性。 (3)利用压电陶瓷的正压电效应研制了具有高灵敏度的力传感器,配套开发了被动监测模块。该模块可实现对混凝土结构动态应力响应的实时监测以及基于声发射技术的裂缝损伤被动监测。并将此模块应用于国电和风铁岭风力发电机基础压力健康监测项目中,进一步验证了所建立系统的有效性。 (4)基于NI9234板卡和压电加速度传感器开发了加速度监测模块,该模块可实时在线地完成结构加速度信号的采集、滤波和频谱分析等功能。通过一个三层钢框架模型的振动台试验完成了该模块的测试,取得良好的效果。 (5)以LabVIEW图形化编程软件为核心开发平台对上述各子模块进行集成,形成一套以笔记本电脑和NI CompactRIO嵌入式平台为核心的便携式结构健康监测系统。从而实现对混凝土结构的裂缝损伤、动态压力、加速度等物理量的实时在线监测。
【图文】：
在梭工前夕轰然垮塌，造成47余人死亡，22人重伤的严重事故，损失惨重，，如图1.1所示。2011年3月11Q啠琎啽径亢Ｓ蚍⑸锸
本文编号：2586699
【图文】：
在梭工前夕轰然垮塌，造成47余人死亡，22人重伤的严重事故，损失惨重，，如图1.1所示。2011年3月11Q啠琎啽径亢Ｓ蚍⑸锸
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