基于PVDF传感器和工作曲率变形实现裂纹梁裂纹检测.pdf

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1、第26卷第1期传感技术学报V01．26No．1CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACruATORSJan．20132013年1月CrackDetectionforBeamStructuresBasedonOperatingCurvatureDeflectionShapeUsingPVDFSensorsNIEYanping，MAOQibo，ZHANGWei(Schoolo『’AircraftEngineering，NatwhangHangKongUniversity，Nanchang330063，China)Abstract：Withanexample

2、ofaclamped—freecrackedbeam，adecisionmethodforstructuraldamagedetectionbasedonoperatingcurvaturedeflectionshape，whichismeasuredbyapiezoelectricpolymer(polyvinylidenefluoride，PVDF)filmassensormountedontothestructuresurfaceispresentedinthispaper．First，thetheoryofdamagedetectionbasedonopera

3、tingcurvaturedeflectionisintroduced．AndthentheoperatingdeflectionshapesanddamageindexaredirectdeterminedfromthefrequencyresponsefunctionsofthedamagedstructuresbyusingPVDFfilmassensor．Final，theexperimentalwoksforoneandtwo—crackedaluminumbeamwereperformedtoverifytheproposedmethod．Thesucce

4、ssfuldetectionofcracksinthebeamdemonstratesthattheproposedmethodcanbeusedeficientlyindamageidentificationandhealthmonitoringofbeam-typestructures．Themainadvantageoftheproposedmethodiswithoutneedofthehealthstructuresvibrationinformation．Keywords：damagedetection；operatingcurvaturedeflecti

5、onshape；PVDFsensor；frequencyresponsefunctionEEACC：7320G；7230Sdoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2013．01．028基于PVDF传感器和工作曲率变形实现裂纹梁裂纹检测术聂彦平，毛崎波，张炜(南昌航空大学飞行器工程学院，南昌330063)摘要：提通过压电高分子薄膜PVDF(PolyvinylideneFluoride)作为传感器直接测量结构的T作曲率变形(CurvatureOperatingShape)实现结构裂纹检测。以悬臂裂纹梁为例，首先探讨基于PVDF传感器测量工作曲率变形，并用

6、于结构损伤检测的可行性，然后介绍T作曲率变形用于损伤检测的理论基础，并以PVDF压电薄膜作为传感器，提出只通过损伤后结构的频率响应函数，直接得到T作曲率变形和损伤指标。最后通过对一条裂纹和两条裂纹悬臂梁的损伤检测实验，证明该方法在梁结构损伤识别和健康监测中的有效性，并且识别过程不需要健康结构的振动信息。关键词：损伤检测；工作曲率变形；PVDF传感器；频率响应函数中图分类号：TB123；0327文献标识码：A文章编号：1004—1699(2013)01—0138—05基于振动测试的结构损伤识别一直是学者和工近年来，有学者提出基于_丁作变形(Operational程界的热

7、点问题。其主要原理是基于损伤结构对它DeflectionShapes)实现结构的损伤检测，该方法的动力特征(模态参数和频率响应函数等)的影响，主主要特点是直接从频率响应函数中提取工作变形，要手段是通过动力学特性建立损伤指标，对比损伤从而建立损伤指标，由于该方法不需要进行模态分前后结构的指标变化来定位和定量地识别结构的局析就能直接进行损伤检测，大大简化了基于振动的部损伤。从上世纪八十年代以来，国内外大量学者损伤检测方法¨“J。但是，该方法的主要缺点在对梁结构的损伤检测问题展开了深入的研究，相继于：①需要已知的相应健康结构的振动信息，然后提提出了基于频率