压电阻抗技术在钢筋混凝土梁中的应用研究

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1、万方数据中图分类号：学科分类号：论文编号：密级：公珏安徽理工大学硕士学位论文压电阻抗技术在钢筋混凝土梁中的应用研究作者姓名：赵先文专业名称：扭越制造及基自动化研究方向：构造物的健康诊断导师姓名：韭至数援导师单位：扭越王程堂睦答辩委员会主席：曾堡出论文答辩日期：2014年5月26日安徽理工大学研究生处2014年6月4日万方数据ADissertationinMechanicalManufactureandAutomationTheResearchofPiezoelectricImpedanceTechnologyApplyingtotheReinforcedConcreteBeamCandi

2、date：ZhaoXianWenSupervisor：ZhangJunMechanicalEngineeringSchoolAnHuiUniversityofScienceandTechnologyNo．168，ShungengRoad，Huainan，232001，P．R．CHINA万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塞煎堡王太堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作

3、了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：赵巍蕴之日期：也年—L月j二日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解塞邀理三太堂有保留、使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于塞邀堡三态堂。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权塞徽理工大堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。学位论文作者签名：起既k签字日期：知伽年6月歹日导师签名：j最珲签字日期：≯似年石月r日万方数据摘要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

4、用方面也取得了～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

5、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

6、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。图【46】表[12]参【71]关键词：压电阻抗：钢筋混凝土：有限元：压电阻抗传感器；神经网络分类号：080401万方数据安徽理工大学硕士学位论文AbstractAtthemoment，moreandmoreresearchonthepiezoelectricimpedancetechnologyathomeandabroad，andthedamag

7、edetectionhasalsomadecertainprogressinpracticalapplication．However,piezoelectricimpedancetechnologyisappliedtodamagedetectionisstillonlyinitsearlystages，onlytoqualitativeanalysisofthedamagelocationandthedegreeofdamagei