检索结果-南通市图书馆

作者：李鹏飞长沙理工大学

学位级别：硕士

基于压电陶瓷传感器的结构健康监测是目前土木领域的研究热点之一。因其具有制作工艺简单、耐久性好、抗干扰、灵敏度高、成本低廉等优点,使其在土木工程领域的结构健康监测方面备受关注。现阶段,对各种混凝土结构的可靠性和安全性提出... 详细信息

基于压电陶瓷传感器的结构健康监测是目前土木领域的研究热点之一。因其具有制作工艺简单、耐久性好、抗干扰、灵敏度高、成本低廉等优点,使其在土木工程领域的结构健康监测方面备受关注。现阶段,对各种混凝土结构的可靠性和安全性提出了更高要求,因此需要对结构进行长期检测。本论文的研究为湖南省自然科学基金面上项目资助(2019JJ40313)的部分研究内容,基于压电智能材料的结构健康监测这个科研热点,主要进行了以下四个方面的理论分析和试验研究:(1)本文简要讨论了现有结构健康监测系统的内容和意义。随着科学技术的发展,为了满足结构健康监测的需要,出现了智能材料。因压电陶瓷传感器具有灵敏度高、价格低和响应快速,同时兼具传感和驱动双重功效的优势,本论文将其作为主要的研究方向。(2)为了提高压电陶瓷传感器的耐压性、耐久性以及大大降低其对温度和湿度的敏感程度,本文制作了一种被水泥砂浆包裹的压电陶瓷传感器,称其为“智能骨料”。并根据强度、尺寸、材料、场分布四个方面,简述了制作过程。本论文选取了埋入式将“智能骨料”与主体结合,并建立了埋入式厚向振动压电陶瓷的力学模型。(3)本试验在混凝土养护期间,对其进行了早期强度监测。首先,建立了基于能量波动法的早期强度监测物理模型,为后续研究提供理论根据;然后运用了 MATLAB工具对强度-信号能量进行曲线拟合,得出相关联系方程;最后分析试验数据以及实际试验情况,建立早期强度变化和信号能量之间的拟合方程,从而监测或者预测混凝土早期强度变化。(4)建立基于NI-USB-6363便携式采集器的压电陶瓷结构健康监测系统。依据连续小波变换理论提取和后处理由压电陶瓷传感器激发出的应力波信号的中心频率信号,并根据能量波动法原理确定损伤指标并计算损伤指数。由此得出试验结论,压电陶瓷传感器能够很好的反映出混凝土内应力波的传播规律,其能够应用于服役期钢筋混凝土结构的裂缝损伤监测。

关键词：压电陶瓷材料混凝土早期强度裂缝损伤指标

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基于高度非线性孤立波的梁构件健康诊断研究

基于高度非线性孤立波的梁构件健康诊断研究

作者：张晓燕西安理工大学

学位级别：硕士

近年来,孤波探伤法作为一种新型的无损检测方法开始大量研究,其利用一维晶体颗粒链作为高度非线性孤立波的载体,激发并且传递高度非线性孤立波,通过采集颗粒链与被测体接触后的回弹波信息从而对被测体进行探伤识别。本文通过研究高度非... 详细信息

近年来,孤波探伤法作为一种新型的无损检测方法开始大量研究,其利用一维晶体颗粒链作为高度非线性孤立波的载体,激发并且传递高度非线性孤立波,通过采集颗粒链与被测体接触后的回弹波信息从而对被测体进行探伤识别。本文通过研究高度非线性孤立波与梁构件的相互耦合作用,揭示高度非线性孤立波与弹性梁构件之间耦合动力学作用机理。建立接触面动力学对入射波的反射和主次要反射波形成的影响机制,探究反射孤立波对弹性梁构件的材料属性、几何构型、裂纹特性以及边界条件的敏感程度。为利用反射孤立波作为信息载体对结构构件进行无损评价、健康诊断以及结构可控性的快速诊断研究提供物理模型和理论依据。本文以高度非线性孤立波的研究及应用为背景,将孤波探伤法运用在土木工程中,进行基于高度非线性孤立波对梁构件进行健康诊断技术的理论研究,主要研究内容如下:1、对颗粒链中颗粒的耦合作用以及高度非线性孤立波的研究:基于赫兹接触定律建立颗粒间接触力与压缩量之间的关系;通过牛顿第二定律,推导出各颗粒的运动方程;探讨高度非线性孤立波的非线性形式以及已有的高度非线性孤立波与不同被测弹性物体的耦合微分方程。2、对高度非线性孤立波与裂纹梁耦合作用的研究:基于Hertz定律、单边直线贯通裂纹梁的横向振动方程以及梁的平截面假定,利用中心差分法将裂纹梁离散;解决末端颗粒与裂纹梁的接触问题,联立颗粒链的耦合作用方程,建立颗粒链与裂纹梁耦合的微分方程组,给定边界条件,采用Runge-Kutta法数值求解得到关于高度非线性孤立波的入射波、初级、次级和多级回弹波的颗粒摄动速度和位移曲线。研究裂纹梁材料的弹性模量、密度、几何尺寸以及裂纹的深度和位置对高度非线性孤立波的回弹的影响以及其变化规律。3、对高度非线性孤立波与变截面梁耦合作用的研究:基于Hertz定律以及变截面梁的受迫振动微分方程,集中解决末端颗粒与变截面梁的接触问题;建立颗粒链与悬臂梁耦合的微分方程组。采用Runge-Kutta法数值求解得到关于高度非线性孤立波的入射波、初级、次级和多级回弹波的颗粒摄动速度和位移曲线。研究梁材料的弹性模量、几何尺寸以及边界条件对高度非线性孤立波的回弹的影响以及其影响规律。

关键词：高度非线性孤立波裂纹梁 Hertz定律变截面梁

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基于声发射技术的土木结构损伤机理研究

基于声发射技术的土木结构损伤机理研究

作者：邵俊波大连理工大学

学位级别：硕士

土木结构的安全性与耐久性一直是人们关心的话题,也是结构设计的核心内容之一。对结构损伤进行有效地监测并提供预警是工程人员一直不断追求的目标。损伤识别的方法有很多,其中声发射技术是一种实时无损检测方法,在近些年获得了快速的... 详细信息

土木结构的安全性与耐久性一直是人们关心的话题,也是结构设计的核心内容之一。对结构损伤进行有效地监测并提供预警是工程人员一直不断追求的目标。损伤识别的方法有很多,其中声发射技术是一种实时无损检测方法,在近些年获得了快速的发展。这项技术的原理是基于对瞬态弹性波的检测,弹性波是由内部材料发生塑性变形或裂缝扩展而导致的。由于其灵敏度高,鲁棒性好等诸多优点,广泛应用于在结构损伤检测和材料性能评估等方面。本文主要利用声发射技术对几种典型土木结构的损伤机理进行了深入研究,研究的主要内容总结为三部分:(1)采集到碳纳米纤维改性复合材料在单轴拉伸过程中的声发射信号。累积声发射撞击数曲线可以揭示改性复合材料的损伤演化规律。通过峰值频率进行了初步的损伤识别。最后利用模糊C均值算法对声发射信号进行聚类,较为精确地识别每一种损伤模式。不同含量的碳纳米纤维带来不同的力学性能,而不同的力学性能又导致不同的声发射特性。(2)利用声发射技术监测钢管约束钢筋混凝土柱在单轴压缩下的破坏过程。基于累积能量和声发射速率曲线研究了短柱的损伤演化规律。利用峰频-幅度分布,对损伤模式进行了初步分类。RA值和平均频率可以定性地区别核心混凝土裂缝的种类,本文利用高斯混合模型对数据集进行了分类。分析了核心混凝土在不同荷载下的裂纹发展趋势,最终的结果和实践情况吻合较好。利用自组织神经网络实现了声发射源的识别。(3)进行了不同腐蚀程度的钢筋混凝土试件的中心拉拔实验,并利用声发射技术对整个破坏过程进行实时监测。从微观的角度研究拔出试件的粘结性能退化机制。对比分析了不同试件的声发射特性。进行了声发射强度分析,并绘制了声发射强度量化图。用声发射速率理论对拉拔过程进行分析,研究声发射速率参数a的大小与腐蚀程度的关系。

关键词：声发射损伤机理聚类分析高斯混合分布声发射速率理论

玻化微珠陶粒保温承重混凝土的力学性能和热工性能的研究与分析

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玻化微珠陶粒保温承重混凝土的力学性能和热工性能的研究与分析

作者：赵林太原理工大学

学位级别：硕士

目前,全球能源危机的日益加剧,建筑节能在节能减排中所占的比重越来越大。因此,开发研制一种抗震、经济、节能省地型的新的建筑结构体系成为土木工程领域的重要课题。本文以此为目标,对玻化微珠陶粒保温承重混凝土这一新型建筑保温节能... 详细信息

目前,全球能源危机的日益加剧,建筑节能在节能减排中所占的比重越来越大。因此,开发研制一种抗震、经济、节能省地型的新的建筑结构体系成为土木工程领域的重要课题。本文以此为目标,对玻化微珠陶粒保温承重混凝土这一新型建筑保温节能材料进行力学性能和热工性能的研究与分析。目前工程建设市场上所用的建筑保温材料分为有机类与无机类。有机类主要以聚苯板(EPS)、挤塑板(XPS)、胶粉聚苯颗粒、聚氨酯等有机材料为主;无机类主要是无机保温砂浆类。传统保温工程作法主要是建筑物主体结构形成后,再进行保温材料的粘贴或涂抹施工。这些传统保温系统的作法,不但施工速度慢、造价高,而且还不利于建筑物的结构受力和安全;此外,有机保温材料还存在许多无法避免的缺点,如火灾隐患大、造价高、易起鼓脱落、耐久性差等缺点。基于上述原因,本文从玻化微珠陶粒保温承重混凝土的原材料、配合比、及其基本力学、热工性能开展了试验研究工作,结合具体工程项目对玻化微珠陶粒保温承重混凝土结构的抗震与热工性能进行了理论模拟分析。本文研究的具体工作如下: (1)对玻化微珠陶粒保温承重混凝土的原材料玻化微珠与粉煤灰陶粒进行了分析与试验,并从其生产研制、改性方面对两种原材料进行优化,为后续工作奠定了基础。 (2)运用正交试验的方法测定了18种不同配合比的玻化微珠陶粒保温承重混凝土试件抗压强度和导热系数,并对正交试验数据进行了分析。得出了各种因素的掺量与变化对玻化微珠陶粒混凝土抗压强度、导热系数的影响,并确定了主次因素,为后续试验工作奠定了基础。 (3)在正交试验的基础上,选定配合比最优组合的方案做进一步试验,试验采用不同玻化微珠与陶粒的掺量,强度等级为32.5硅酸盐水泥、强度等级为42.5硅酸盐水泥,强度等级为52.5硅酸盐水泥、掺加粉煤灰陶粒、粗细铁矿砂、掺加粗细松脂岩尾砂、掺加Ⅰ型外加剂等进行配制,成功研制出C10～C50强度等级、导热系数0.120.650W/(m·K)的玻化微珠陶粒保温承重混凝土。得出玻化微珠作为保温混凝土材料是可行的,能与混凝土的其他组成材料结合良好,具有施工可操作性。 (4)应用ANSYS大型分析软件,以太原某办公楼为例建立了玻化微珠陶粒保温承重混凝土框架结构保温体系,通过模态分析和谱分析,比较了该体系与普通混凝土框架结构的自振周期、基底剪力、层间弹性位移角以及应力、变形,表明该体系不仅能够满足抗震设计规范要求,而且具有比普通混凝土框架结构更好的抗震性能。 (5)通过对整体式保温隔热建筑—玻化微珠陶粒保温承重混凝土保温体系的热工性能分析及能耗计算,表明该体系能够满足我国寒冷地区建筑节能65%的目标要求。通过本文的试验与分析,玻化微珠陶粒保温承重混凝土是一种既具有一般混凝土的物理力学性能,同时又具有保温性能、绿色、环保的高效益生态建筑材料。使用玻化微珠陶粒保温承重混凝土的保温系统整体性好、保温性能佳、综合性强,且能形成自保温体系。本文研究的“玻化微珠保温承重混凝土”已获得国家知识产权局发明专利授权(ZL200610012726.2),且后续研发的具有更高强度、更低导热系数的玻化微珠陶粒保温承重混凝土已申报国家知识产权局发明专利(申请号200910075208);目前所配出的抗压强度C40,导热系数0.2W/(m·k)的玻化微珠陶粒保温承重混凝土已通过国检中心检测并出具检验报告;该课题做为系列研究课题玻化微珠保温砂浆应用研究的重要组成部分,研究成果经山西省科技厅组织全国知名专家鉴定达到国际先进水平,并获山西省科技进步二等奖。

关键词：玻化微珠陶粒保温承重混凝土建筑节能抗压强度导热系数抗震性能建筑能耗陶粒