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《压电阻抗技术在结构健康监测中的应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第30卷第6期结构工程师Vol.30,No.62014年12月StructuralEngineersDec.2014压电阻抗技术在结构健康监测中的应用研究11,∗1,2宋琛琛谢丽宇薛松涛(1.同济大学结构工程与防灾研究所,上海200092;2.日本东北工业大学工学部建筑学科,仙台)摘要压电阻抗原理在土木工程结构健康监测中的应用得到越来越多的关注。系统阐述了压电材料、压电阻抗原理、压电材料与被监测结构的相互作用模型,以及基于阻抗信息的监测技术,归纳了压电阻抗技术应用中压电材料尺寸选择、扫描频率选择、感应范围、粘结剂影响、数据采集设备的发展、数据处理方法等方面的研究成果,并
2、对目前存在的问题进行了总结和分析。关键词阻抗分析,压电材料,结构健康监测,损伤识别ReviewofPiezoelectricImpedance-basedStructuralHealthMonitoring11,∗1,2SONGChenchenXIELiyuXUESongtao(1.InstituteofStructuralEngineeringandDisasterReduction,TongjiUniversity,Shanghai200092,China;2.DepartmentofArchitecture,TohokuInstituteofTechnology,
3、Sendai,Japan)AbstractTheapplicationofpiezoelectricimpedance-basedstructuralhealthmonitoringtechnologyhasre-ceivedmoreandmoreattention.Thispapersummarizestheoreticalandexperimentalproblemsofimpedance-basedstructuralhealthmonitoringbasedonpiezoelectricmaterials.Thecharacteristicsofpiezoele
4、ctricmateri-als,theprincipleofpiezoelectricimpedance,theinteractionmodelbetweenthepiezoelectrictransducerandthehoststructureandtheconceptofimpedance-basedmonitoringareillustrated.Thecurrentachievementanddifficultissuesofimpedance-basedmonitoringtechnologyarereviewed,includingsizeselectio
5、nofpiezoelectricpatches,scanningfrequency,sensingrange,adhesiveeffect,dataacquisitionequipmentandsignalprocessingmethods,etc.Keywordsimpedanceanalysis,piezoelectricmaterials,structuralhealthmonitoring,damageidentification何结构都可以看作是由刚度、质量、阻尼矩阵组成1引言的力学系统,结构一旦出现损伤,结构参数也随之发生改变,从而导致系统的频响函数和模态参
6、数结构健康监测技术的研究始于20世纪70年(频率和振型等)的改变。从理论上来讲,其优点代,其概念可简单定义为:应用现场无损检测技术是可将产生振动的外界因素作为激励源,损伤检和分析手段对包括结构各种响应在内的结构特性测的过程不影响结构的正常使用,能方便地完成进行监测和分析,来达到识别结构中损伤是否发结构损伤的检测和识别。但全局损伤识别对局部生、确定损伤的位置、估计损伤的程度和评估结构损伤不敏感,且易受环境温度、边界条件等的影的使用寿命的目标。用于结构健康监测的结构损响,在实际的工程应用中困难重重。伤监测技术和分析手段可分为全局损伤识别和局为弥补全局损伤识别对局部损伤不敏感
7、的这部损伤识别。一缺点,各国学者在局部损伤识别技术上进行了[1]全局损伤识别主要是为了解决整体结构特别许多研究工作。目前应用于实际工程中的方是大型复杂结构的损伤识别问题。众所周知,任法有染色渗透、x射线、γ射线、光干涉、超声波、电收稿日期:2014-03-17基金项目:国家自然科学基金资助项目(51208377)∗联系作者,Email:liyuxie@tongji.edu.cnStructuralEngineersVol.30,No.6·68·StructuralAnalysis磁学监测、声发射和压电阻抗技术等技术。这些所以在极化过程中,
