近年來(lái)隨著智能材料及智能傳感器的迅速發(fā)展,結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)（SHM）技術(shù)得到了進(jìn)一步的提升。壓電陶瓷材料因具有正逆壓電效應(yīng)、集驅(qū)動(dòng)與傳感于一身,使其在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。本文基于ABAQUS有限元軟件采用數(shù)值模擬和試驗(yàn)研究的方法,對(duì)影響壓電智能骨料性能的相關(guān)因素進(jìn)行研究。本文首先建立壓電陶瓷片-混凝土的多物理場(chǎng)耦合三維有限元模型,采用C3D8R三維應(yīng)力單元模擬混凝土,C3D8E壓電單元模擬壓電陶瓷片,結(jié)合三維粘彈性時(shí)域邊界條件降低有限元模型邊界對(duì)應(yīng)力波的反射,得到壓電智能骨料發(fā)射的應(yīng)力波是由縱波和剪切波構(gòu)成;通過(guò)對(duì)嵌入式壓電陶瓷片作為驅(qū)動(dòng)器和傳感器其輸出響應(yīng)表達(dá)式進(jìn)行簡(jiǎn)單的理論推導(dǎo),研究了壓電陶瓷片尺寸對(duì)正逆壓電效應(yīng)強(qiáng)弱的影響,并采用數(shù)值模擬對(duì)理論結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證;基于建立的三維耦合有限元模型研究了壓電陶瓷片尺寸對(duì)應(yīng)力波幅值的影響。根據(jù)以上理論分析和數(shù)值模擬研究得到嵌入式壓電陶瓷片的驅(qū)動(dòng)與傳感機(jī)理:嵌入式壓電陶瓷片的驅(qū)動(dòng)過(guò)程主要與必1振動(dòng)模式有關(guān),傳感過(guò)程主要與d33振動(dòng)模式有關(guān)。試驗(yàn)研究壓電智能骨料在制作過(guò)程中外包層材料（大理石、水泥砂漿、環(huán)氧樹(shù)脂）對(duì)壓電陶瓷片電阻值、電容值,以及... 

【文章來(lái)源】：沈陽(yáng)建筑大學(xué)遼寧省

【文章頁(yè)數(shù)】：81 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
        1.1.1 課題研究背景
        1.1.2 研究的目的和意義
    1.2 基于壓電材料的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)試驗(yàn)研究現(xiàn)狀
        1.2.2 有限元方法在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用
        1.2.3 影響損傷識(shí)別效果因素研究
    1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容
第二章 PZT片尺寸對(duì)智能骨料性能的影響
    2.1 概述
    2.2 壓電陶瓷-混凝土多物理場(chǎng)耦合有限元模型
        2.2.1 有限元模型尺寸
        2.2.2 壓電材料參數(shù)
        2.2.3 混凝土材料參數(shù)
        2.2.4 激勵(lì)電壓信號(hào)
        2.2.5 網(wǎng)格尺寸與時(shí)間步長(zhǎng)設(shè)置
        2.2.6 粘彈性邊界
        2.2.7 求解方法
    2.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析
    2.4 PZT片尺寸對(duì)驅(qū)動(dòng)性能的影響
        2.4.1 PZT片的振動(dòng)模式
        2.4.2 驅(qū)動(dòng)PZT響應(yīng)的計(jì)算
        2.4.3 PZT片尺寸對(duì)逆壓電效應(yīng)的影響
        2.4.4 驅(qū)動(dòng)PZT片尺寸對(duì)激勵(lì)信號(hào)幅值的影響
    2.5 PZT尺寸對(duì)傳感性能的影響
        2.5.1 應(yīng)力波與傳感PZT的力傳遞機(jī)制
        2.5.2 傳感PZT響應(yīng)的計(jì)算
        2.5.3 PZT片尺寸對(duì)正壓電效應(yīng)的影響
        2.5.4 傳感PZT片尺寸對(duì)輸出信號(hào)幅值的影響
    2.6 本章小結(jié)
第三章 外包層材料對(duì)智能骨料和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能的影響
    3.1 概述
    3.2 試驗(yàn)?zāi)康?br>    3.3 智能骨料的制作
        3.3.1 大理石外包層智能骨料的制作
        3.3.2 水泥砂漿外包層智能骨料的制作
        3.3.3 環(huán)氧樹(shù)脂外包層智能骨料的制作
    3.4 智能骨料電阻測(cè)試
    3.5 智能骨料電容測(cè)試
    3.6 智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)性能測(cè)試
        3.6.1 混凝土試件設(shè)計(jì)
        3.6.2 智能骨料的固定
        3.6.3 試驗(yàn)結(jié)果分析
    3.7 本章小結(jié)
第四章 智能骨料傾斜角度對(duì)測(cè)量混凝土彈性模量的影響
    4.1 概述
    4.2 試驗(yàn)?zāi)康?br>    4.3 試驗(yàn)概況
        4.3.1 智能骨料
        4.3.2 智能骨料的固定
        4.3.3 混凝土試件設(shè)計(jì)
        4.3.4 智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
    4.4 試驗(yàn)結(jié)果分析
    4.5 數(shù)值模擬
        4.5.1 數(shù)值模擬結(jié)果分析
        4.5.2 數(shù)值模擬結(jié)果與試驗(yàn)對(duì)比
    4.6 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介
作者在攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]基于壓電陶瓷傳感器寬頻響應(yīng)的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別[D]. 李旭.大連理工大學(xué) 2015
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[4]基于壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與損傷診斷[D]. 趙曉燕.大連理工大學(xué) 2008
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碩士論文
[1]基于壓電陶瓷的風(fēng)機(jī)葉片模型表面覆冰狀態(tài)主動(dòng)監(jiān)測(cè)[D]. 郭雪怡.湖南大學(xué) 2016
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[3]基于壓電智能骨料的鋼管混凝土柱應(yīng)力監(jiān)測(cè)與損傷診斷[D]. 吳方紅.長(zhǎng)江大學(xué) 2016
[4]壓電智能骨料及其監(jiān)測(cè)鋼管混凝土應(yīng)力數(shù)值模擬[D]. 何明星.長(zhǎng)江大學(xué) 2016
[5]基于瑞利波法對(duì)混凝土裂縫檢測(cè)的數(shù)值研究[D]. 原志杰.重慶大學(xué) 2016
[6]應(yīng)力與材料構(gòu)成對(duì)壓電縱波在混凝土中的傳輸影響研究[D]. 李婷.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[7]基于壓電阻抗技術(shù)的螺栓松動(dòng)監(jiān)測(cè)的研究[D]. 楊志武.武漢科技大學(xué) 2015
[8]基于瑞利波的材料表面缺陷深度檢測(cè)數(shù)值研究[D]. 歐陽(yáng)凱.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[9]基于壓電智能骨料的混凝土滲水監(jiān)測(cè)方法研究[D]. 張富堯.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2014
[10]基于壓電陶瓷的混凝土—鋼塔筒損傷監(jiān)測(cè)及譜元法模擬研究[D]. 蔣凡.湖南大學(xué) 2014



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