压电阻抗技术应用于结构健康监测的研究

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1、论文作者签名：墅鱼指导教师签名：论文评阅人1：吐贵翅3教援3逝江太堂二评阅人2：汪劲圭3副教援3逝江太堂评阅人3：韭堑至3教援∑逝江至些太堂评阅人4：评阅人5：答辩委员会主席：委员l：委员2：委员3：委员4：委员5：答辩日期：2Q12131坌JIIIIIrrllIflfIIIlY2048289Author’ssignature：砬逝Supervisor'ssignatllre．逊逝丝ExtemalReviewers：№Q至逝!Q鱼竖Q!望h自i堑g堕堕iY曼堡i!Y．．．．．．．．——ZhangXJ＼professorLZhejiangUniversit

2、yofTechnology．ExaminingCommitteeChairperson：Dateoforaldefence：丛垒丝h坌，2Q12浙江大学研究生学位论文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。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得逝鎏盘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了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：签字日期：为f≥年弓月I≥日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全

3、了解逝婆盘堂有权保留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝姿态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和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名：翩虢荔刍托签字日期：加J≯年弓月l沙日签字日期：2．o#l--年弓月f期好科研氛围。教育的浩瀚知识，讲学的维实，科研的维新都将使我终身难忘。感谢恩师，本文是在导师蔡金标副教授的精心指导下完成。从论文的选题、开题、文章结构的构筑，到最后的定稿，都得到了蔡老师的细心指导。导师丰富的工程实

4、践经验、锐意的创新精神、严谨的治学态度、淡泊名利和乐于助人的高尚品质使我深受启迪，终身受益。三年来，蔡老师的严格要求、谆谆教诲以及生活上无微不至的关怀和帮助。师恩难忘，铭记在心。值此论文完成之际，在此谨向蔡老师表示深深的敬意和感激之情。感谢交通所的项贻强、谢旭、叶贵如、徐荣桥、段元峰、张治成、汪劲丰、孙晓燕、赵阳等老师对我的悉心指导和热情帮助。感谢实验室的师兄师弟，感谢陈勇、张志伟、陈海浪、胡蒙、徐冲、杜倩倩等师兄师姐的指导和意见；感谢王冠楠、廖小伟、林建平、董伟伟、冯倩、陈德权、匡永江、袁佩、韩晗、董可丽等同学的帮助，感谢李忠良、陈双聪、张燕青等师弟师

5、妹的陪伴和帮助。本文的工作得到了国家自然科学基金(No．50778161)的资助，在此表示感谢。最后，借此机会衷心感谢父母等亲人多年来对我的培养和抚育。吴涛2012年3月于浙大求是园摘要实时，在线的结构健康状况诊断方法的研究对于已经服役的大型结构的健康状况的评估是很重要的，特别是对于微小损伤的诊断。近十年来，压电阻抗技术应用于结构健康监测引起了广泛的关注。其基本原理是：结构的损伤将引起结构机械阻抗的变化，由于结构的机械阻抗难以通过直接测试获得，可利用压电材料的机电耦合效应，将测试结构的机械阻抗转化为测试与之相关的压电材料的电阻抗或者电导纳，在测得的压电材

6、料电阻抗信息中便包含了结构损伤状态的信息。本文所开展的主要研究工作和取得的主要成果为：一、利用压电阻抗技术对工程结构中常见的梁杆钢制构件进行了压电阻抗损伤识别实验研究。实验结果表明：模型损伤发生后导纳的模态峰值发生向左的偏移，不同频域内导纳信号对于结构损伤的反应不同，一个合适的频域可以使导纳信号能更好地判断结构是否发生了损伤。另外，实验结果同时验证了有限元模型的正确性。二、制作3种不同配合比的标准试块，将压电片粘贴于混凝土标准试块表面和埋置于试块体内，利用压电阻抗技术，对混凝土立方体标准试块的强度发展进行了监测．试验结果表明随着养护龄期的增长，表面粘贴和

7、体内埋置两种压电片的导纳谱均发生了变化，但是变化形式不同。对两种压电片电导信号采用不同方式处理：对表面压电片计算其模态频率的变化，对内置压电片则引入指标6进行计算。计算结果表明，模态频率的变化和6值与标准试块抗压强度存在定量关系，证明了采用压电阻抗技术监测混凝土强度发展是一种可行且可靠的无损监测方法。三、将压电片分别贴在一根钢筋混凝土简支梁的两个侧面，利用一根分配梁对该简支梁进行三分点加载，并利用压电阻抗技术对该简支梁在荷载作用下直至破坏的过程进行了监测，探索其在整个加载直至破坏过程中压电阻抗信号的变化规律。实验研究结果证明：在高频激励下，压电阻抗信号在

8、一定范围内对裂缝非常敏感，而当压电片距离裂缝超过一定距离时，压电阻抗信号对裂缝的