压电阻抗技术在钢筋混凝土梁中的应用研究

来源 :安徽理工大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:chunwei_song
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目前国内外在压电阻抗技术方面的研究越来越多,并且在损伤检测实际应用方面也取得了一定的成绩。但是,压电阻抗技术应用于损伤检测方面仍只处于初级阶段,只能对损伤进行定性的分析,对于损伤的具体位置、程度仍不能很好的判断。本文从压电阻抗技术理论入手,研究了其应用于损伤检测的基本原理,结合神经网络技术进行了钢筋混凝土结构损伤的数值研究,设计制造了压电阻抗传感器,并将其应用到钢筋混凝土梁的损伤检测的实验研究中,研究内容和结果归纳如下:1)概述了压电陶瓷材料的发展历程,介绍了压电材料的主要性质及其优点,分析了压电陶瓷材料的正逆压电效应以及理论上的四类边界条件,介绍了压电陶瓷的阻抗特性,推导出了压电耦合电阻抗与机械阻抗关系式,阐述了压电阻抗法损伤检测原理。2)概述了人工神经网络技术的特性和优点,介绍了人工神经元模型及其数学表达式、激励函数以及BP网络设计,分析了神经网络在结构损伤识别中的应用原理,作出实验学习分析流程图,并针对本文有限元分析和实验设计出能够识别损伤的神经网络程序。3)介绍了PZT的参数在有限元中的输入方式,利用有限元软件分析了裂纹深度和裂纹位置变化对压电阻抗的影响,对比分析了两种健康指数法发现都能在一定程度上识别损伤,结合神经网络技术数据处理方法对钢筋混凝土梁裂纹深度和裂纹的位置作了定位识别,在一定程度上能够成功识别钢筋混凝土梁的裂纹具体深度和位置。4)设计了能够应用了钢筋混凝土梁实验研究的压电阻抗传感器并验证其可行性,确定了钢筋混凝土梁裂纹损伤实验方案,搭建了实验装置,分别对低频区、中频区以及高频区进行逐一展开探讨,对三个频段上裂纹深度变化对压电阻抗的影响作出判断,并引用神经网络数据处理方法对裂纹的具体深度作出判断,证明了压电阻抗技术能够在一定程度上检测出裂纹的具体深度。
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