水泥基压电材料压电效应的时变特性

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目水泥基压电材料压电效应的时变特性作者姓名薛鹏飞学科专业土木工程指导教师茹洪忠副教授2015年5月中图分类号：TU528学校代码：10216UDC：624密级：公开工学硕士学位论文水泥基压电材料压电效应的时变特性硕士研究生：薛鹏飞导师:茹洪忠副教授副导师：赵庆新教授申请学位：工学硕士学科专业：土木工程所在单位：建筑工程与力学学院答辩日期：2015年5月授予学位单位：燕山大学ADissertationinCivilEngineeringandArchitectureDEPENDEN

2、TCHARACTERISTICSOFPIEZOELECTRICEFFECTOFCEMENT-BASEDPIEZOELECTRICMATERIALbyXuepengfeiSupervisor:AssociateprofessorRuhongzhongDeputySupervisor:ProfessorZhaoqingxinYanshanUniversityMay,2015燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《水泥基压电材料压电效应的时变特性》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所

3、取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《水泥基压电材料压电效应的时变特性》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以

4、采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要摘要水泥基压电材料是在水泥基材料中加入一定量的导电相制得，其在加载卸载过程中电阻率发生变化，利用这一特性，可以对大型土木工程结构进行有效监测，防止在没有预警的情况下发生重大灾害。目前应用最为广泛的就是碳纤维水泥基压电材料，它不仅成本较低且具有良好传感功能和反馈功能。现阶段针对水泥基压电材料的研究主要集中在在静载和循环荷载作用下的压电效应，

5、对长期荷载作用下的压电效应即水泥基材料压电效应的时变特性鲜有报道。本文选取了碳纤维体积掺量分别为0.16%、0.26%、0.36%的压电材料，首先研究在静载和循环荷载作用下的压电效应，在此基础上，分析了在相同的养护环境(温度为(20±2)℃、相对湿度为(65±5)%)，碳纤维压电材料在加载90d后的徐变性能及其压电效应，分析了长期荷载作用下压电效应与徐变的相互关系。研究发现：在静载作用下，水泥基压电材料的电阻率随着加载应力的增加表现为先减小后增大，其中纤维掺量为0.26%的压电材料压电效应最为明显。在循环荷载作用下，不同纤维掺量的压电材

6、料具有不同的压电敏感区间，其中纤维掺量为0.36%和0.26%的压电材料其压电敏感区间为0-15kN，纤维掺量为0.16%的压电材料其压电敏感区间为0-10kN。且在压电敏感区间范围内，压电效应具有可逆性。在长期荷载作用下，不同纤维掺量的压电材料在相同应力水平作用下其徐变度相差不大，但对压电效应的影响不同，体现出不同的时变特性。纤维掺量为0.36%和0.26%的压电材料随着时间的增长，应变变大，电阻率变小，即表现为正效应。纤维掺量为0.16%的压电材料随着时间的增长，应变变大，电阻率变大，即表现负效应。相同纤维掺量在不同应力水平下其徐变

7、变形不同，压电效应也不同。当加载应力小于压电敏感区间的极限荷载应力时，其压电效应表现为正效应；当加载应力大于等于压电敏感区间的极限荷载应力时，其压电效应表现为负效应。关键词：水泥基材料；压电效应；碳纤维；长期荷载；徐变-I-燕山大学工学硕士学位论文AbstractCement-basedpiezoelectricmaterialsthatareformedbycementbasematerialwithacertainamountofconductivephase,whoseelectricalresistivitychangesint

8、heprocessofloadingandunloading.Thefeatureofthematerialscanbeusedtomonitorlarge-scalecivilengineeringstr