ITS“侦察兵”——压电薄膜轴交通传感器及其应用

本文介绍一种新型交通传感器—压电薄膜轴传感器的工作原理,并通过压电传感所能采集的各类信息数据阐述了该传感的实际应用领域和使用效果,对国内 ITS 系统的研究和生产有很好的借鉴作用。     

自传感主动式减振控制

本文介绍一种用单块压电材料同时实现传惑和执行功能的方法。其本质在于利用数字信号处理器(Digital Signal Processor简称DSP)测量出执行器的应变作用。本文从压电材料的机电状态方程和电路理论方面对此方法进行了阐述。 本文同时介绍一种在周期性振波动情况下,寻找反振波的最佳相位和放大系数的方法。 在自由传感执行器,钢条,DSP等组成的试验系统中,可将钢条的振动幅值减小10分贝。     

基于无线传感网络技术的门式起重机无线应力监测系统设计

通过对起重机结构与应力分析,确定了影响作业安全的主要应力监测点;提出了基于无线传感网络技术的应力监测系统总体设计原则和方案;选用了Crossbow公司的IRIS系统作为无线传感网络平台,设计了应变监测节点相关电路与节点程序,开发了用于门式起重机应力监测的LABVIEW软件。该系统可实现对起重机结构的应力实时监测、超限自...     

基于PZT的金属结构焊缝裂纹检测仿真研究

起重机金属结构的损伤一般出现在焊缝处,裂纹是损伤中危害最大和最普遍的一种。应用压电阻抗法并借助ANSYS仿真软件对带焊缝钢板进行谐响应分析,采用RMSD指数法研究了基于PZ T传感器的焊缝裂纹损伤程度和定位方法识别。仿真结果表明,压电导纳频谱曲线对裂纹深度和裂纹与PZ T的偏移距离很敏感,呈现出一定的规律性。压电阻抗法可以用于对焊缝裂纹损伤程度和裂纹位置识别的分析。     

光纤Bragg光栅传感器在道路工程中的应用

由于光纤Bragg光栅传感器具有一般传感器不可比拟的优点,其应用越来越广泛,但在道路工程中的应用还不是很多。在对光纤Bragg光栅传感器的机理介绍基础之上,对于该传感技术在路面结构层三向应变场的监测、动水压力的测定、沥青路面车辙的计算预估等方面的应用研究进行了叙述,并采用其他路用性能检测手段,对比了其监测结果。结果发现其应用具有可行性,同时提出一些应用时需要注意的问题,以保证其监测结果的准确性。     

半无限平面压电双材料中导电界面边裂纹与螺位错的相互作用

研究了半无限大压电双材料中导电界面边裂纹与螺位错之间的相互作用问题。首先利用无限大压电双材料的位错解和扰动的概念,推导了具有导电边界半无限大压电双材料的位错解,然后使用保角变换方法,得到了含有限长导电界面边裂纹半无限大压电双材料的位错解。基于所得到的解,给出了应力强度因子和作用在位错上的像力的显函表达式,并通过数值算例分析了相互作用机理。     

基于声发射技术的钢桥面板疲劳损伤监测与评估

采用多种监测技术融合手段, 对正交异性钢桥面板开展了疲劳损伤监测与评估, 包括足尺正交异性钢桥面板节段模型疲劳试验与某公路斜拉桥正交异性钢桥面板运营阶段的疲劳损伤监测; 在正交异性钢桥面板疲劳试验中, 综合采用了美国物理声学(PAC)声发射(AE)传感器、智能锆钛酸铅压电漆(PZT)传感器和应变片进行了粘贴钢板冷加固前后的疲劳裂纹监测; 对处于运营阶段的斜拉桥钢桥面板疲劳开裂区域, 采用了粘贴角钢的冷加固方法进行加固, 并对加固前后的桥梁结构开展了AE监测和应变监测以研究疲劳裂纹状态与检验冷加固方法的效果。疲劳试验与监测结果表明: PAC的AE传感器和智能PZT传感器能有效捕捉具有突发峰值与快速衰减特征的疲劳扩展信号, 二者的协同应用实现了疲劳裂纹智能感知, PAC的AE传感器组能实时捕捉纵肋上的疲劳裂纹扩展长度和方向; 粘贴钢板冷加固后, 应力水平稳定在64.8 MPa, 直到继续循环加载至512万次仍无疲劳裂纹扩展, 验证了正交异性钢桥面板粘贴钢板疲劳冷加固措施的良好加固效果; 在疲劳试验过程中, PAC的AE传感器和智能PZT传感器监测疲劳裂纹扩展结果一致性良好, 与应变片相比可实时捕捉更丰富的疲劳裂纹动态信息。对运营阶段正交异性钢桥面板疲劳监测与评估结果表明: 加固前AE监测结果峰值能量是加固后峰值能量的5倍, AE累积信号由加固前的密集分布改变为加固后的稀散分布, 表明加固后的钢桥面板疲劳裂纹处于稳定状态; 随着加载车辆行驶通过, 冷加固后的疲劳裂纹尖端应力峰值降低40%至50%;对比加固前后的24 h疲劳应力连续监测结果, 疲劳细节附近应变片的应变水平从加固前的78 MPa下降至加固后的48 MPa; AE信号峰值能量、AE累积信号和应力水平的监测结果均证明了冷加固技术对正交异性钢桥面板疲劳开裂加固的有效性。      

砼结构裂纹实时监测系统及算法研究

针对现有监测方法不能实时监测砼结构实际损伤的问题,设计了砼结构裂纹实时监测系统,研究了该系统的组成、工作原理和裂纹识别算法等,并进行了相关实验,能实时地监测砼结构的实际损伤情况,可广泛应用于桥梁、水坝和其它大型砼结构的损伤监测.     

砼结构裂纹实时监测系统及算法研究

针对现有监测方法不能实时监测砼结构实际损伤的问题,设计了砼结构裂纹实时监测系统,研究了该系统的组成、工作原理和裂纹识别算法等,并进行了相关实验,能实时地监测砼结构的实际损伤情况,可广泛应用于桥梁、水坝和其它大型砼结构的损伤监测.     

传感元件对沥青路面基体材料力学性能的影响

鉴于路面监测技术中传感元件与沥青路面基体材料的受力状态存在相互作用及耦合效应,同时路面材料损伤也会对测试结果产生影响,为同时实现再生沥青路面的长寿命和高性能,采用ABAQUS软件平台建立嵌入受拉、受压光纤光栅传感元件的结构车辙板有限元模型,分析得出传感元件对试件各力学参数的影响规律以及传感元件模量、基体材料模量组合对试件应力场和应变场的影响规律.结果表明:传感元件对其周围沥青混合料的局部应力、应变及长期蠕变特性产生了一定的影响,而这种影响与嵌入传感元件的模量以及材料与传感元件之间的距离有关.     

铁电材料研究的背景及现状分析

铁电材料具有良好的铁电性、压电性、热释电性以及非线性光学等特性,是当前国际高新技术材料中非常活跃的研究领域之一,其研究热点正向实用化发展.在这主要介绍了铁电材料的发展历史、研究方法、研究现状及应用前景,并对铁电材料的尺寸效应与表面界面效应、金属或半导体电极间的铁电薄膜以及铁电聚合物和复合材料等现阶段主要热点问题进行了深入的分析研究.     

铁电材料研究的背景及现状分析

铁电材料具有良好的铁电性、压电性、热释电性以及非线性光学等特性,是当前国际高新技术材料中非常活跃的研究领域之一,其研究热点正向实用化发展.在这主要介绍了铁电材料的发展历史、研究方法、研究现状及应用前景,并对铁电材料的尺寸效应与表面界面效应、金属或半导体电极间的铁电薄膜以及铁电聚合物和复合材料等现阶段主要热点问题进行了深入的分析研究.     

Numerical Investigation of Ultrasonic Guided Wave Dynamics in Piezoelectric Composite Plates for Establishing Structural Self-Sensing

This article presents a numerical investigation of guided wave generation, propagation, interaction with damage, and reception in piezoelectric composite plates for the purpose of establishing structural self-awareness.This approach employs piezoelectric composite materials as both load bearing structure and sensing elements.Finite element modal analysis of a plate cell with Bloch-Floquet boundary condition(BFBC) is performed to understand the wave propagation characteristics in piezoelectric composite plates. A comparative study is carried out between a standard composite plate and a piezoelectric composite plate to highlight the influence of piezoelectricity on guided wave dispersion relations. Subsequently, a transient dynamic coupled-field finite element model is constructed to simulate the procedure of guided wave generation, propagation, interaction with damage, and reception in a piezoelectric composite plate. Active sensing array is designed to capture the structural response containing the damage information. Three engineering scenarios, including a pristine case, a one-damage-location case and a two-damage-location case, are considered to demonstrate the ultrasonic sensing capability of the piezoelectric composite system. Finally, time-reversal method is utilized to locate and image the damage zones. This research shows that piezoelectric composite material possesses great potential to establish structural self-awareness, if it serves both as the load bearing and structural sensing components.     

光纤传感技术在桥梁监测中的应用

在桥梁监测领域,光纤传感技术是一种新型智能监测技术。与传统桥梁监测方法相比,光纤传感技术因具有众多优点,近年来已成为桥梁智能监测领域的研究热点之一。结合目前桥梁监测的现状,阐述了基于光纤传感技术的桥梁监测新技术,并结合桥梁监测的具体对象为桥梁综合监测提供了新方法,最后指出光纤传感技术在桥梁检测领域具有广阔的应用前景。     

连续刚构桥裂缝的成因及防治分析

连续刚构桥梁因具有结构截面尺寸较大、跨径较长、施工过程复杂、工程造价高等特点,其裂缝防治工作受到广泛重视。以某连续刚构桥长期监控任务为工程背景,根据该桥梁的施工工艺和监测结果,掌握桥梁的裂缝发展形态,同时参考国内外专家对结构裂缝研究的成果,提出控制和治理连续刚构桥裂缝的有效措施。     

多孔棉布-酚醛轴承保持架的应变速率敏感性

为了分析研究多孔棉布-酚醛轴承保持架的应变速率敏感性，使用纳米压痕仪测量其在应变速率为0.01～ 0.05 s?1时的硬度和弹性模量，通过Kelvin-Voigt模型对材料的黏弹性进行分析，研究了材料在不同应变速率下的应变硬化效应和应变局部软化效应. 研究结果表明:随着应变速率提高，多孔棉布-酚醛材料的硬度和弹性模量先增加后减小；当应变速率从0.01 s?1增加到0.05 s?1，多孔棉布-酚醛材料硬度和弹性模量的增加与材料的应变硬化现象有关；当应变速率从0.05 s?1增加到0.30 s?1，蠕变位移显著增加，接触刚度快速降低，形变以热的形式消耗在压头与材料的接触界面，压头接触区材料从黏弹性向黏性转变，局部材料黏度降低，硬度和弹性模量快速减小；多孔棉布-酚醛的硬度和弹性模量随应变速率的变化是应变硬化效应和应变局部软化效应竞争的结果.      

Development of microbe cementitious material in China

Microbe cementitious material as a binder has been developed due to the ever increasing awareness of environmental protection. The new cementitious material relies on microbiologically induced precipitation of calcium carbonate to bind loose particles or repair surface defects and cracks of cement-based material. This paper elaborates the research on loose sand particles cemented by microbe cement from three aspects: compressive strength, pore structure and microstructure. In addition, the research on restoration surface defects and cracks of cement-based material by microbe cement is introduced from two parameters: surface water absorption and compressive strength recover coefficient. The results show that microbe cementitious material can bind loose particles and repair surface defects or cracks of cement-based material.     

机场混凝土道面裂缝光纤监测技术研究

在机场道面健康监测方面,国内外目前还没有可定量的、长期有效的监测方法。本文通过分析机场水泥混凝土道面的开裂机理、光纤传感器的传感原理,并与传统传感器进行比较,提出了机场水泥混凝土道面裂缝光纤传感器的设想,探讨了机场混凝土道面裂缝传感技术在未来的应用前景．     

利用虚应变分析沥青混合料的粘弹性质

沥青混合料是典型的粘弹性材料之一,其行为特性较为复杂,利用虚应变则可以简化沥青混合料的粘弹性分析过程。对Superpave13沥青混合料进行了不同条件下的复数模量试验,并将试验结果转化为沥青混合料松弛模量的Prony系列表达式;分别进行了半正弦荷载试验和恒应变压缩试验,利用松弛模量计算了虚应变,并对采用虚应变的沥青混合料粘弹性本构关系进行研究。结果表明,利用虚应变可以消除粘弹性材料的应力-应变滞后效应和对荷载作用速度或时间的依赖性,而且应力-虚应变呈线性关系,从而可以利用广义弹性-粘弹性对应原理对混合料的行为特性进行分析,达到简化粘弹性分析的目的。     

利用虚应变分析沥青混合料的粘弹性质

沥青混合料是典型的粘弹性材料之一,其行为特性较为复杂,利用虚应变则可以简化沥青混合料的粘弹性分析过程。对Superpave13沥青混合料进行了不同条件下的复数模量试验,并将试验结果转化为沥青混合料松弛模量的Prony系列表达式;分别进行了半正弦荷载试验和恒应变压缩试验,利用松弛模量计算了虚应变,并对采用虚应变的沥青混合料粘弹性本构关系进行研究。结果表明,利用虚应变可以消除粘弹性材料的应力-应变滞后效应和对荷载作用速度或时间的依赖性,而且应力-虚应变呈线性关系,从而可以利用广义弹性-粘弹性对应原理对混合料的行为特性进行分析,达到简化粘弹性分析的目的。