基于阻抗分析构件结构损伤检测技术的研究

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1、捅晏机电阻抗技术是一种很有前景的无损检测的新技术。该技术利用压电材料具有正、逆压电效应，既可以作驱动器又可以作传感器的特性，通过检测对比损伤前后压电陶瓷片的电阻抗来实现对损伤的诊断。本文进行的是利用压电智能材料是机电阻抗特性对构造物进行损伤检测和分析的研究。本文先是通过与传统无损检测方法的对比介绍了机电阻抗技术用于结构无损检测和健康监测的独特优点(即特别适用于对微小损伤的检测)，该技术的国内外研究现状以及其用于无损检测的理论基础。推导出基于机电耦合效应的构造物机械阻抗和PZT电阻抗的关系。随后运用有限元分析方法对其进行了分析和实验验证。利用有限元分析软件对单个PZT、粘贴在铝梁上的PZT

2、分别做了关于阻抗／导纳频谱、阻抗实部／阻抗虚部频谱、导纳实部／导纳虚部频谱的压电分析并与实验结果进行了相应对比。得出基于有限元分析软件的有限元分析法所得结果能够很好的和实验所测结果的频谱趋势、波峰处幅值以及波峰处频率相吻合。最后还利用其特性做了模拟实际工作情况和设计实验的研究。其中包括：阻抗应答实验、自由梁裂纹损伤实验、固定梁裂纹损伤实验、螺栓松紧实验、PZT粘贴位置对测量结果的影响实验以及加载实验。并利用损伤指数DI对其各损伤进行了判定，验证了机电阻抗技术是一种无损检测的好方法；对加载设计实验进行了一定的分析，对其需要进一步的研究以获得更好的结果。研究表明，机电阻抗技术能够实现损伤的检

3、测和判定，但其作为一种新技术尚处在实验室研究阶段，还需要进行大量的实验研究，尤其是在数据处理、有限元分析以及对实际工作情况的模拟等方面。图【60】表【3】参【43】关键词：压电陶瓷；结构损伤检测；压电有限元分析；损伤判定；阻抗分析分类号：THl65AbstractElceetro-mechnicalimpedancetechnologyisaveryprospectnewtechniqueofnondestructiveexamination．Thetechniqueutilizingpiezoelectricmaterial’Sdirectandconversepiezoelectri

4、ceffect,it'scharacteristictobeusedasbothdriverandsensor，throughdetectingandcontrastingtheimpedanceofpiezoelectricceramicsheetofbeforeandafterdamagetorealizedamagediagnosis．Thispapermakesastudyofstructuredamagedetectingandanalysisutilizingpiezoelectricityintelligentmaterial’selectro·mechanicalimpe

5、dancecharacteristic．Thisarticlefirstlyintroducedelectro—mechanicalimr，exlancetechnique’Suniqueadvantage(thatisparticularlyadequatefordetectingtinydamage)usinginstructurenondestructiveexaminationandhealthmonitor．Itdeducedtherelationbetweenstructuremechanicalimpedancebasedonelectromechanicalcouplin

6、geffectandPZTelectricalimpedance．Subsequentlymakeanalysisandexperimentalverifieationtoitusingf'miteelementanalysismethod．Makingpiezo—electricanalysisofsinglePZTandPZTpastedinthealuminumbeamaboutimpedance／admittancespectra,impedancerealpart／impedanceimaginarypartspectra,ndmiltancerealpart／admittan

7、ceimaginarypartspectra,andcontrastedtothecorrespondingexperimentalresult．IteducedthattheresultgottenbyANSYSfiniteelementanalysismethodagreewell、析mexperimentresultinspectratrend，peakvalueandfrequencyofpeaks．Lastlyhadsom