收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于压电陶瓷的木结构健康监测与损伤识别研究

黄泳水  
【摘要】:近年来,基于压电的传感器和技术在各种金属和混凝土结构的结构健康监测和损伤评估方面取得了重大进展。随着研究的深入,基于压电陶瓷传感器的主动监测技术已广泛应用于土木工程中的结构损伤检测和健康监测。木材是一种资源丰富且可再生的材料,在许多国家被广泛用作建筑材料,但基于压电的传感器和技术还缺乏对木结构损伤检测和健康监测的研究。本文基于压电陶瓷传感器主动监测技术对木结构的损伤检测和健康监测进行研究,主要研究内容如下:(1)基于压电陶瓷的主动监测方法对木材无损实时定量监测含水量的可行性进行研究,通过在木材表面贴装一对锆钛酸铅(PZT)贴片实现含水量监测,一个压电陶瓷片作为驱动器产生设计的定向应力波信号,而另一个压电陶瓷片作为传感器接收传播的应力波信号。木试件的含水量从0%逐渐增加到60%,增量为10%。木材的材料特性随着含水量的不同相应地发生变化,导致不同试件应力波的能量衰减率呈现出可测量的差异。结果表明,木试件接收的能量信号和含水量之间呈抛物线关系,讨论了该方法用于监测木材含水量的可行性和可靠性。(2)基于压电陶瓷的主动监测方法,利用在木结构表面贴装压电片进行木材损伤检测的可行性研究,以及对木结构中的表面裂缝和孔洞等典型损伤模式进行研究。在主动监测方法中,一个压电陶瓷传感器作为驱动器产生沿着木结构表面传播的应力波,而其他压电陶瓷传感器作为接收器检测传播的应力波。诸如裂缝或孔洞等缺陷导致应力波传播的衰减,利用此方法提出基于小波包的损伤指数(RMSD)检测结构缺陷,从而验证其对木材实时损伤检测的可行性。(3)采用有限元分析软件ABAQUS建立压电陶瓷与木材的机-电多物理场耦合模型,在木结构梁表面贴装PZT贴片激发与接收应力波进行数值模拟,研究应力波在介质中的传播过程及基于压电陶瓷的主动监测法对木结构损伤识别的机理,其中考虑木结构中木材多向异性的影响,压电陶瓷和木结构之间的接触关系等,通过采用隐式分析和显式分析结合的方法考虑了损伤模式的影响。(4)将建立的压电陶瓷和木结构不同损伤状态的有限元多物理场耦合模型计算结果与木结构损伤监测试验结果进行对比,试验数据对有限元模型的精确度进行验证,验证所建立的有限元模型对基于压电陶瓷的木结构健康监测和损伤评估模拟的有效性和可靠性。综上所述,将基于压电陶瓷的主动监测技术应用于木结构的损伤检测和健康监测是可行的,基于此方法可以有效的监测木结构的健康状况和损伤程度。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前19条
1 侯寿康;;中国古建筑木结构加固及其性能之我见[J];低碳世界;2017年34期
2 李柯;;浅谈国内外木结构房屋的设计方法[J];黑龙江科技信息;2017年06期
3 孔德养;;城镇建设中木结构房屋结构设计[J];科技与企业;2015年15期
4 蒋艳平;朱德滨;刘有智;;现代木结构房屋在中国的发展前景分析[J];山西建筑;2011年09期
5 童春华;;木结构房屋前景广阔——访山东龙腾实业有限公司董事长张成龙[J];中国勘察设计;2011年06期
6 李平;;浅谈木结构房屋在我国的发展趋势[J];科技与企业;2011年09期
7 丘桂宁;;针对连片木结构房屋火灾的计算机数值模拟[J];广西民族大学学报(自然科学版);2008年S1期
8 本刊编辑部;;地震拉响房屋防震警报 木结构房屋应引起重视[J];国际木业;2008年06期
9 丘桂宁;;针对连片木结构房屋火灾的计算机数值模拟[J];安全生产与监督;2008年05期
10 单玉坤;苏爱军;秦娟;;木结构房屋抗震性能的试验研究[J];河北工业大学成人教育学院学报;2007年03期
11 肖莉;;北美木结构房屋技术培训班将举办[J];建设科技;2006年02期
12 益涵;浅析木结构房屋的应用和发展前景[J];城市开发;2004年16期
13 ;AF&PA在华推广木结构房屋[J];住宅科技;2001年12期
14 祝振明;;传统建筑具有久长的生命力[J];世界科学;1987年05期
15 张悦;;何以为性[J];南方人物周刊;2006年05期
16 何敏娟;何桂荣;梁峰;李征;;中国木结构近20年发展历程[J];建筑结构;2019年19期
17 施林铁;刘光伟;李争;李伟;李新;;单层棚式木结构房屋框架安装技术[J];建筑施工;2018年08期
18 李征;罗晶;何敏娟;;我国装配式木结构标准体系现状及完善建议[J];工程建设标准化;2018年10期
19 武旭方;赵瑞锦;;木结构建筑的特点及发展前景展望[J];林业机械与木工设备;2014年05期
中国重要会议论文全文数据库 前8条
1 孟萍;潘文;黄海燕;;云南地区村镇木结构房屋震害分析及补救措施[A];第二届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2005年
2 李晨;;小镇,民宿,还有——木结构[A];中国民族建筑2017年8月刊(总第166期)[C];2017年
3 邢继胜;王元清;石永久;陈宏;;美国多层木结构房屋的应用与设计[A];第六届全国现代结构工程学术研讨会论文集[C];2006年
4 李泉;;砖石木结构古建筑的安全检测与鉴定[A];中国民族建筑研究会第二十一届学术年会论文特辑[C];2018年
5 曹平祥;;轻型木结构房屋加工的关键设备[A];当代林木机械博览(2009/2010)[C];2011年
6 刘元强;沈金祥;;木结构住宅的期待[A];第七届全国人造板工业发展研讨会论文集[C];2008年
7 申世杰;;我国工程木制材料开发与应用的前景分析[A];2005年中国科协学术年会26分会场论文集(1)[C];2005年
8 张克穷;;低层轻钢龙骨房屋应用性分析[A];钢结构工程研究(七)——中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会2008年学术交流会论文集[C];2008年
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 周海宾;木结构墙体隔声和楼板减振设计方法研究[D];中国林业科学研究院;2006年
2 张苏俊;国产速生材在轻质木结构中的应用研究[D];南京林业大学;2017年
3 陈松来;轻型木结构房屋抗风性能研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 黄泳水;基于压电陶瓷的木结构健康监测与损伤识别研究[D];长江大学;2019年
2 王煜珊;宋式四等材木构架抗震性能研究与分析[D];太原理工大学;2019年
3 梁利军;穿斗式木结构民居现状调查与安全性提升技术研究[D];西安建筑科技大学;2018年
4 胡家航;三种木结构建筑制造过程对环境效能影响的研究[D];东北林业大学;2017年
5 白子龙;木结构古建筑防火改造技术对策研究[D];沈阳建筑大学;2017年
6 高静;现代木结构屋顶空间形态设计研究[D];吉林建筑大学;2018年
7 王铃溪;吉林省新型木结构农房设计研究[D];吉林建筑大学;2018年
8 胡旭;黔东南地区传统民居穿斗式木结构力学性能与评估方法研究[D];华南理工大学;2018年
9 曹丽芳;单、双跨木结构抗震性能模拟研究[D];太原理工大学;2017年
10 谷军明;村镇木结构房屋建筑抗震构造研究[D];昆明理工大学;2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 李钊;中国木结构产业联盟2016工作回顾[N];中华建筑报;2017年
2 房报记者 郁放炼;木结构房屋强震不倒探秘[N];房地产时报;2012年
3 刘玉新;宝源建造国内最高木结构房屋[N];中国绿色时报;2011年
4 ;木结构房屋重新回归可否期待[N];建筑时报;2010年
5 通讯员 王安平 本报记者 马慧芳;加拿大木结构别墅登陆天津[N];中国房地产报;2004年
6 史波;“会呼吸”的现代木结构房屋[N];中国信息报;2008年
7 本报记者 胡琴;地震,让我们想起木结构房屋[N];中国绿色时报;2008年
8 陶亮;加拿大将向汶川灾区捐赠木结构房屋[N];中国现代企业报;2008年
9 徐向阳 曾雪峰;“木结构房屋”项目落户莆田[N];福建科技报;2007年
10 本报记者 胡琴;以“环境”的名义发展木结构房屋[N];中国绿色时报;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978