一、压电陶瓷应力作用下的损失特性(论文文献综述)
李婧[1](2021)在《基于PZT-8纵向振动功率超声振子机电特性研究》文中指出压电陶瓷具有极优的机电性能,是高效的电-力-声能量转换系统。功率超声换能器作为一类重要的能量转换振子,广泛应用在超声清洗、超声焊接、超声化学、超声加工等领域。压电材料已被证明具有出色的低介电损耗、优异的温度和时间稳定性和大的机电耦合能力等集成特性,对超声能量传递、转换和损耗机理的研究在绿色能源应用中起到重要推动作用。基于PZT的压电振子在高压-高温-大负载下工作,压电材料的机电性能参数高度敏感依赖于外界激励和负载工况的复杂动态特征,超声振子都会有不同程度的介电损耗和弹性损耗。避免压电振子机电性能发生突变,引起压电陶瓷严重的性能退化,发生不可逆转的改变,本文研究温度和机械应力对因极化引起的压电材料缺陷-能量域结构改变做了微观形貌和物相分析,揭示了温度场和一维力场下缺陷微观效应导致压电陶瓷畴域内部的铁电行为改变的机制,开展对压电材料介电弹性体的复杂机电行为演变的研究。探索接触界面的加工质量对声传播特性的影响,研究声负载变化对超声换能系统的能量输出稳定性和声能量传输品质的影响规律,对超声压电振子的频率响应、转换效率和阻抗匹配及装配工艺参数设计提供新的研究思路。主要研究内容如下:(1)研究Pb(Ti0.52Zr0.48)O3在外界温度变化和机械应力加载过程中材料微观结构相变演化规律及升温或外部加载对PZT-8断口微观组织形貌的影响。升温效应下,断口SEM成像表明:晶体内部缺陷密度变大,多晶缺陷处出现残余可切换极化的逐渐累积,形成明显加深的晶界线,平均粒径变大;而在单轴压作用下,晶界间形成了具有更小晶粒的畴壁分界线,多晶行为逐渐演变成为晶粒间的多晶缺陷处出现的疲劳损伤,平均粒径变小。在单一温度场或一维力场下晶格结构会发生变化,不同于室温下,转变激活能低,容易产生多相的相结构的转变。加温下,三方相的一个衍射峰逐渐过渡成四方相的两个衍射峰,加压下,四方相的两个衍射峰逐渐过渡成三方相的一个衍射峰。说明结构域切换使得各晶粒中的剩余极化和内能阈值的平衡受到破坏,材料的压电性能和机电性能发生相应的变化。(2)研究加热温度(Tc)、加热时间(Tt)、轴向压力(Pp)在老化天数(ta)下对Pb(Ti0.52Zr0.48)O3谐振频率fs的影响规律,分别为预测压电陶瓷在使用工况中温度和压力对单片压电振子乃至整个谐振系统的频率漂移提供定量评价体系。建立响应变量(谐振频率变化量(Δfs))与试验变量(Tc,Tt,Pp,ta)之间非线性函数关系-二次数学预测模型。通过响应曲面建立输入变量之间交互作用对单片PZT-8压电振子谐振频率Δfs的影响评价。(3)分别探究不同温度和应力水平下单片Pb(Ti0.52Zr0.48)O3电学参数的演化规律,用映射瀑布图表征Tc、Tt、Pp在ta下压电振子的电学参数(静态电容C1、动态电阻L1和动态电感R1)的演变趋势,在大功率条件下提供作为压电振子电学品质变化的判断依据;基于压电陶瓷畴结构的温度依赖性和大机械负载下的非线性行为,采用阻抗分析仪,得到单片压电振子在热-力环境下关键性能参数的变化,获得有效机电耦合系数keff和机械品质因数Qm的老化趋势,作为因老化效应对压电材料性能高精度影响的评价参考。(4)研究接触界面表面粗糙度(Sa)对复合棒超声压电振子keff和Qm的影响规律,利用脉冲光纤激光器和共聚焦扫描显微镜得到加工工艺参数和界面质量表征,探讨超声频振动在接触界面因反射或衰减产生波形微变对超声谐振系统性能的影响规律。建立响应变量(Δfs)与输入变量(预紧螺栓直径M(mm)和面粗糙度Sa(μm))之间非线性函数关系-二次预测模型。通过M-Sa响应曲面建立M和Sa之间交互作用对复合棒压电振子谐振频率fs的影响评价,探究界面粗糙度对压电振子机电性能的影响程度。(5)研究轻负载(液面高度HL(mm))和固体负载(单轴压Ps(MPa))对复合棒超声压电振子keff和Qm的影响规律,探究因声负载的变化造成波在传播过程中的吸收散射,对换能器的能量输出和转换效率的影响规律。分别建立响应变量(Δfs)与输入变量(M和HL,M和Ps)之间的非线性函数关系-二次预测模型,通过M-HL和M-Ps响应曲面,分别建立M和HL、M和Ps之间交互作用对复合棒压电振子谐振频率fs的影响评价,探究不同负载下超声换能系统处于失谐、非匹配状态的可能程度。
徐鹏[2](2021)在《基于球型压电智能骨料对混凝土损伤监测范围的研究》文中提出近年来,随着土木水利工程的建设和发展,工程规模不断扩大,工程的安全性越来越受到人们的重视。尤其是水利工程中的大坝等水工建筑物,地震和其他荷载将会严重威胁到水工建筑物的安全。如果中上游的大坝由于荷载遭到破坏,那么将给下游的人民和财产带来难以估计的损失,造成不可逆转的后果。因此,大坝混凝土在强震作用下的运行状况的评价研究与损伤监测是防灾减灾和水工结构领域的重要研究课题。压电陶瓷材料具有响应速度快、形状易于加工、频响范围广等特点,且具有正、逆压电效应,可以作为智能监测设备对结构的健康状态进行实时监测,因此在土木水利工程结构健康监测领域具有相当大的应用潜力。利用基于压电陶瓷材料的智能骨料对大体积混凝土结构进行损伤监测,建立监测数据指标和混凝土损伤体积比之间的关系,从而达到快速定量评价混凝土损伤程度的目的,首先要确定压电智能骨料的对混凝土损伤的敏感范围。本文利用有限元软件建立了球形压电智能骨料和不同范围混凝土的有限元模型,利用阻抗法计算了不同混凝土区域下压电智能骨料的导纳、阻抗曲线,分析了不同监测信号对混凝土范围、损伤程度的敏感度,并对混凝土试块在单轴压缩破坏过程进行试验和数值模拟分析,通过对比分析验证了压电智能骨料对混凝土损伤的敏感区域。研究成果将为利用压电智能骨料快速定量评估混凝土结构损伤程度提供一定的依据。论文主要研究内容包括:1.对课题提出的基于压电阻抗法的球型压电智能骨料传感器进行了有限元建模,模拟了不同大小区域混凝土及其损伤,并在混凝土损伤情况下得到了阻抗、电导、电纳、电阻、电抗随频率的变化曲线,结果表明,在120k Hz-160k Hz频率范围内,电导对于混凝土损伤的反应更加敏感。2.研究了不同监测数据指标对混凝土损伤的敏感度。利用阻抗法计算得到结果,计算了监测信号的均方根偏差(RMSD)、平均绝对百分比偏差(MAPD)、互相关系数(CC),分析了各指标对混凝土不同范围损伤的敏感度和进行混凝土损伤监测的适用性。结果表明,均方根偏差(RMSD)作为混凝土损伤评价指标最有说服力。3.通过试验和数值模拟对混凝土试块单轴受压损伤破坏的过程进行了分析研究。将球形压电智能骨料埋入混凝土中,制作了3个150mm×150mm×150mm的标准混凝土立方体试块,在单轴试验机上进行了压缩破坏试验,实时采集了压电智能骨料的阻抗数据,研究了监测指标随加载位移的变化规律。在数值模拟中,建立了埋有球型压电智能骨料传感器混凝土立方体的有限元模型,对单轴受压下的混凝土损伤过程进行了模拟。运用球型压电智能骨料传感器的电导特征值和损伤体积比(DVR)评估了混凝土的损伤程度。通过试验结果对比电导信号的均方根偏差(RMSD)指标对数值模拟模型进行了验证。在此基础上,将DVR与RMSD之间的关系曲线进行了拟合,分析了不同范围内的DVR与RMSD之间的关系。结果显示,球型压电智能骨料传感器的RMSD指数与混凝土的DVR呈线性关系。根据RMSD与DVR之间的关系,利用RMSD损伤评价指标可以定量地评价混凝土的损伤程度,从而进一步确定球型压电智能骨料传感器监测混凝土损伤的范围。
刘玲[3](2021)在《基于爆电换能器压电陶瓷电输出特性的研究》文中进行了进一步梳理二十世纪以来,自供能技术得到了快速的发展,但如今许多装置中采用直接接电流的方法来给电雷管供电,静电损伤和复杂的电磁环境会使用电设备被干扰中断、点火起爆装置意外爆炸。因此急需寻找一种新型的自供能方式来代替传统的化学电池供能,以压电陶瓷为核心部件的爆电换能器的出现打破了自供能技术的局限性。爆电换能器是一种小型高功率脉冲电源,但由于爆电换能器中压电陶瓷的动态实验研究非常复杂,所以在这方面的研究较少,限制了该技术的广泛应用。本文提出利用模拟爆电换能器工作原理的方法来研究其电输出特性,其主要研究内容如下:1.通过分析爆电换能器的工作原理及等效电路,对爆电换能器中压电陶瓷堆在受到冲击载荷后的电输出特性进行理论推导,得到了压电陶瓷在受到外力作用时压电陶瓷的输出电压、压电陶瓷层数、冲击应力之间的函数关系。2.通过设计温度-压力实验来模拟爆电换能器中炸药爆炸造成的外界温度及预紧力对压电陶瓷电压的影响。得出当温度变化范围在40℃-70℃内时,温度与PZT95/5压电陶瓷的电压存在线性关系,但是温度超过70℃时,轻微的温度升高都会引起PZT95/5压电陶瓷两端电压发生明显上升;当外界温度变化范围在40℃-90℃时,给压电陶瓷施加10 Mpa的预紧力对其压电陶瓷的电输出特性的影响较小。3.通过进行SHPB冲击实验,模拟爆电换能器中冲击压电陶瓷的真实工况,研究不同冲击速度及压电陶瓷堆中不同层数PZT95/5压电陶瓷对爆电换能器中电输出特性的影响规律。得出当爆电换能器的冲击速度在7-31.3 m/s时,PZT95/5压电陶瓷产生的电压峰值与应力峰值呈正相关;当PZT95/5压电陶瓷堆的层数在1-4之间时,压电陶瓷堆产生的电压峰值与压电陶瓷片的层数呈正相关,且压电陶瓷堆在强冲击下存在击穿放电。4.进行了SHPB实验的有限元仿真,将实验中得到的不同冲击速度和不同层数PZT95/5压电陶瓷的应力时程图与仿真结果进行对比,发现仿真结果与实验结果基本吻合,说明本文中所选择的HJC模型参数能够准确的预测SHPB实验的应力变化,也说明SHPB实验的应力实验结果的准确性。
司剑峰[4](2021)在《深水钻孔爆破的冲击波衰减规律及防护研究》文中进行了进一步梳理随着海洋开发战略的逐步实施,水下工程逐渐由内河走向近海、浅海走向深海,深水爆破是未来水下爆破工程发展的必然趋势。复杂多变的海洋环境(风、浪、流)以及水深的变化给水下爆破施工器材、施工工艺、安全防护等都提出了新的要求。水下爆破冲击波效应既是水下岩石破碎的基础,也是水下爆破危害效应的主要来源。如何利用爆炸冲击波实现有效破岩、降低基岩损伤、削弱其危害效应,一直是水下爆破领域研究的热点和难点。因此,研究深水条件下水下爆破冲击波基本特性,提高冲击波水下破岩能力以及寻求有效的深水爆破冲击波安全防护理论和方法具有重要的理论意义和工程价值。论文以《甬舟铁路西堠门公铁两用大桥金塘岛侧主塔基础爆破工程》为背景,围绕深水条件钻孔爆破冲击波基本特性及防护问题开展了一系列理论、试验、仿真分析,尤其是在基岩损伤的防护和深水水中冲击波气泡帷幕防护方面,提出了“基于孔内复合消聚能结构的深水钻孔爆破基岩损伤防护方法”和“基于高压气体瞬时释放型气幕的深水冲击波防护方法”,开展了水下钻孔爆破孔内消聚能理论和随机分布式气幕阻波理论的研究,分别对其防护机理、防护效果与评价办法进行了深入的研究和探索。(1)分析了40m、65m、90m深水环境下水下钻孔爆破水中冲击波传播衰减规律以及不同静水压力对水底层冲击波传播衰减的影响规律。研究发现:在水平方向和竖直方向上冲击波峰值衰减随距离的增加呈指数衰减形式;不同水深工况下,冲击波衰减速度随着水深的增加而增加,在靠近水底位置,炮孔附近水域中的初始冲击波峰值较大,但随着传播距离的增加其衰减的也最快,但200m范围内靠近水底位置冲击波峰值基本都高于其上方水域;基于EMD方法并结合Hilbert变换,对深水钻孔爆破水中冲击波信号进行了分析,揭示了其时频特性和能量分布规律。(2)根据应力波在介质中传播的透射、反射作用理论,对“基于孔内复合消能结构的深水钻孔爆破基岩损伤防护方法”进行了理论研究,并开展了水深40m环境下的室内模拟试验,通过对试样外观、裂纹分布和炮孔爆腔形状及尺寸的分析验证了高阻抗球体和粗砂垫层组成的复合消结构在水下钻孔爆破中可有效减少孔底基岩损伤,提高上部岩体破碎效果的防护作用。提出了一种基于PZT压电陶瓷主动监测的波动分析方法,建立了基于波能量RMSD的混凝土损伤指标,定量分析了在有无消能结构防护下的混凝土损伤范围和孔底损伤深度。研究发现,水下钻孔爆破中爆破介质会在炮孔底部发生损伤的突变,具有消能结构的炮孔其突变程度更大,且突变点更靠近炮孔底部;结合损伤深度测试和计算,具有消能结构的试样其最小损伤点出现在孔底20mm处,比无消能结构的试样损伤深度减小了25%。目前,该研究成果已运用于《甬舟铁路西堠门公铁两用大桥金塘岛侧主塔基础爆破工程》。(3)在传统气泡帷幕防护技术基础上,提出了一种“基于高压气体瞬时释放型气幕的水中冲击波防护方法”。基于气幕形态特性的考虑,细化了气幕对水中冲击波的透、反射系数公式。在此基础上,构建了室内小型高压气幕发生装置,进行了气幕形态高速摄影和冲击波压力测试试验研究。研究发现,随着气源压力的增加,气幕连续性增强且具有更高的气体能流密度和抵抗外载荷干扰的能力,气幕持续时间也相应增加;根据冲击波测试结果,结合信号分析,发现不同高压气幕对爆源50cm处冲击波峰值衰减率在32.3%~76.7%,总能量衰减率在32.7%~71.4%,气源压力越大,防护效果越好。(4)考虑形态对气幕阻波效果的影响,提出了一种基于随机分布形式的水中气泡帷幕计算模型的构建方法,实现了气泡在气幕区域内的随机投放,该方法突出了气幕区域气液共存、边界轮廓多变且气体分布高度不连续和非均匀性的特点,丰富和完善了水下爆破冲击波气幕数值计算模型的构建方法。
高振恒[5](2021)在《基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究》文中提出混凝土是目前应用最广泛的土木工程材料,其安全性和可靠性对经济社会的发展有着不可忽视的影响。但是,鉴于其多尺度混合以及水化胶凝过程,混凝土不可避免的带有内部缺陷甚至存在通向表面的裂缝等损伤。而在外部环境及其自身荷载作用下,混凝土损伤会在其服役过程中不断累积。当损伤累积到一定程度时会导致结构安全性、耐久性降低,在极端条件下可能会造成极为严重的后果。如何实现对混凝土损伤的识别和监测一直是土木工程中的热门研究课题,并提出了许多结构无损检测的方法,但是,混凝土损伤的隐蔽性和无损检测手段的技术限制,使得传统的检测手段无法做到混凝土结构的长期实时健康监测。近些年来,以压电陶瓷为代表的压电智能材料凭借其驱动传感于一体的特点以及价格低廉、反应灵敏的优势成为混凝土结构健康监测的研究热点。相关学者基于压电陶瓷进行了一系列关于混凝土结构健康监测的理论和试验研究。围绕着混凝土损伤的识别和监测问题,本文提出了一种基于压电陶瓷的混凝土损伤识别和监测的方法,主要工作内容有:(1)在混凝土试件内放置不同大小的塑料球来模拟混凝土内部损伤,并将压电陶瓷元件放置在混凝土试件内部作为驱动器或者传感器收发信号。利用基于压电陶瓷的波传播分析法进行损伤识别和监测。根据应力波在通过介质不均匀区域时会发生衰减的原理,通过辨识传感器接收信号的变化进行损伤识别和监测。具体是通过对接收信号的时域幅值和频域幅值等特征参量进行分析来判断混凝土内部健康状况,并基于信号幅值提出了损伤指标来衡量损伤程度。结果表明,混凝土内部损伤会导致接收信号的时域幅值及频域幅值发生变化,而本文所提出的损伤指标能够很好地评估损伤程度。验证了基于压电陶瓷的波传播分析法对混凝土内部损伤识别和监测的有效性。(2)利用基于压电陶瓷的波传播分析法监测混凝土裂缝损伤和损伤的发展趋势。在混凝土试件上切割不同深度的裂缝,裂缝每加深一次进行一次信号收发。根据应力波在经过裂缝时会发生折射、反射等现象导致应力波在通过裂缝后产生衰减,通过时域信号分析和小波包能量分析对混凝土存在不同深度的裂缝时传感器接收信号进行比较,并基于小波包能量提出了相应损伤指标来判断裂缝损伤程度以及监测裂缝发展趋势。结果表明,裂缝的存在造成了接收信号的时域幅值和小波包能量的变化,而且基于小波包能量的损伤指标对于损伤的识别极为敏感,并能够对损伤发展趋势进行准确描述。证明了基于压电陶瓷的波传播分析法对混凝土裂缝损伤识别和监测的有效性。
赵震[6](2021)在《燃料电池载货车动力系统能量利用率提高研究》文中认为燃料电池汽车通常是指动力系统由燃料电池与动力电池组成的“电-电”混合动力汽车,其中燃料电池为主要动力源,动力电池为辅助动力源。动力系统能量利用率的高低,直接影响了动力系统能耗量的大小,即整车等效氢耗量的大小和行驶里程的长短。提高动力系统能量利用率对燃料电池汽车的应用、推广和发展具有重要的意义。提高燃料汽车电池动力系统能量利用率,主要从减少系统能量消耗和能量回收利用两个方面进行研究。优化动力系统能量管理策略,可实现燃料电池系统和动力电池系统能量输出的有效控制,减少动力系统能量的消耗。电动空调系统作为燃料电池车辆重要的辅助系统之一,在制热时能耗较高,严重影响了动力系统能量利用率。因此,可从优化整车动力系统能量管理策略和开发有效利用动力系统余热的整车集成式热管理系统上进行研究,实现动力系统能耗的减少。在燃料电池汽车行驶过程中,制动系统和悬架系统会消耗掉大量能量,对制动能量和悬架系统振动能量进行回收与利用,能够提高动力系统能量利用率。由于制动能量回收技术已经广泛应用于燃料电池汽车领域,因此本文对悬架系统能量回收与利用展开深入研究。本文以燃料电池载货车为研究对象,以提高车辆动力系统能量利用率为研究目标,主要从优化整车动力系统能量管理策略,开发基于热泵的整车集成式热管理系统和利用压电材料回收悬架系统振动能量三个方面展开深入研究。主要研究内容如下:(1)燃料电池载货车动力系统拓扑结构与参数选型。基于目标车型整车设计要求,对驱动电机、燃料电池和动力电池进行参数匹配和选型,并进行燃料电池系统性能试验。通过Cruise软件,验证选型匹配结果的合理性。(2)燃料电池载货车动力系统能量管理策略优化。建立燃料电池载货车动力系统模型,设计模糊控制能量管理策略,实现对复合电源系统能量输出的控制。以整车动力系统能耗量最小为目标,利用多岛遗传算法,对模糊控制能量管理策略进行优化。通过仿真分析,验证优化后模糊控制策略的有效性和优化方法的可行性。(3)整车集成式热管理系统。通过对热泵空调系统性能分析,提出了一种基于热泵空调的集成式热管理系统,采用逻辑门限控制策略对系统的工作模式进行选择、切换,实现了对燃料电池、动力电池、驾驶室以及电机电气系统中热量的协同管理和对动力系统余热的有效利用,减少了空调系统制热时的能量消耗,提高了动力系统能量利用率。(4)压电馈能悬架系统研究。根据压电材料的发电特性和悬架系统振动特点,提出了一种新型馈能悬架系统设计方案。通过对压电馈能装置刚度和阻尼系数的等效,建立双-质量压电馈能悬架系统振动模型。试验和仿真结果分析了馈能悬架系统的馈能特性,并验证了模型的可信性。同时,提出了一种基于低摩擦损耗、非接触磁力作用、高效的压电馈能方法。通过对压电馈能悬架系统振动模型的分析,揭示了馈能装置功率的非线性变化规律。进一步分析了回收能量对动力系统能量、动力系统能量利用率和行驶里程的影响。搭建馈能装置试验台并进行试验分析,探究馈能装置的输出电压和馈能功率特性,验证磁力激励模型的可信性及其建模方法的可行性。
张天允[7](2021)在《基于压电陶瓷的灌浆套筒锈蚀监测及抗拔性能研究》文中研究指明灌浆套筒接头作为装配式混凝土结构的重要连接方式,其性能的好坏直接影响结构的安全性。在装配式结构的长期服役过程中,灌浆套筒处于装配式结构的交界处,因其外保护较为薄弱,所以在长期服役的过程中,灌浆套筒部位最先发生锈蚀,而装配式结构受力筋的连接主要以灌浆套筒连接为主,所以对其因锈蚀造成的连接性能退化研究是十分必要的。本文从试验角度出发,首先通过压电陶瓷对灌浆套筒内壁的锈蚀程度进行识别,然后研究内壁锈蚀对灌浆套筒连接性能的影响,最后研究钢筋锈蚀对灌浆套筒粘结性能的影响,主要工作及研究成果如下:(1)为了识别灌浆套筒内壁因氯离子侵蚀达到的不同锈蚀程度,通过公式推导得出灌浆套筒达到不同锈蚀率所需要的时长,采用电化学方法对套筒内壁进行加速锈蚀,锈蚀前在灌浆套筒内壁和钢筋外壁粘贴压电陶瓷片,使用锈蚀监测系统对5组不同锈蚀率的试件进行监测,获得各试件不同频率下的时域信号,分别通过信号峰-峰值和小波包能量值对时域信号进行分析。结果表明:信号峰-峰值和小波包能量值对测量的信号较为敏感,基于此两种方法,提出两种不同的锈蚀识别指标,此两种锈蚀指标能够较好的识别套筒内壁的锈蚀状态,为锈蚀监测方法提供参考。(2)为研究装配式混凝土结构中灌浆套筒在长期服役后内壁发生锈蚀对其力学性能的影响,制作了10个灌浆套筒连接试件,理论锈蚀率依次取0%、3%、6%、9%、12%,采用电化学方法对灌浆套筒内壁进行加速锈蚀,并对锈蚀构件开展拉拔试验。试验结果表明:当锈蚀率为0%和3%时,灌浆套筒连接试件的破坏形式均表现为钢筋断裂破坏,灌浆料与套筒内壁之间的相对滑移很小,套筒的连接性能由钢筋的抗拉性能决定;当理论锈蚀率达到6%及以上时,灌浆套筒连接试件的破坏形式均表现为灌浆料拔出,极限拉拔力和极限滑移量均随锈蚀率的增大而降低;与未发生锈蚀的套筒相比,实测锈蚀率达到12.74%时,锈蚀导致灌浆套筒连接试件的极限拉拔力损失将近50%。针对套筒锈蚀后灌浆料被拔出的情况,提出了灌浆套筒内壁锈蚀的断裂粘结滑移模型,理论模型主要分为四段,即微滑移段、断裂段、强化滑移段和持平段。为内壁发生锈蚀的灌浆套筒连接试件的数值精细化建模提供了理论参考。(3)为研究钢筋锈蚀后与灌浆料的粘结滑移本构关系,考虑不同直径钢筋的影响,对钢筋进行开槽内贴应变片,灌注20个灌浆套筒连接构件,采用电化学方法使钢筋的锈蚀率分别达到0%、3%、6%、9%、12%。对20个构件进行拉拔试验,获得不同锈蚀程度下各构件的荷载滑移曲线和不同锚固位置的钢筋应变。通过试验结果和理论分析,得到各构件不同锚固位置处的粘结应力和相对滑移量,确定了锈蚀前后粘结锚固位置函数并分析了粘结退化机理。最后建立了考虑位置函数的钢筋锈蚀前后与灌浆料的粘结滑移本构模型,为锈蚀后灌浆料与钢筋的有限元分析提供基础。
尹鹤瞳[8](2021)在《低温下PZT的电学参数测量及其冲击力电耦合机理》文中进行了进一步梳理压电陶瓷被广泛应用于高介电常数电容器、压电换能器、正温度系数元件、高位移压电致动器、纳米压电陶瓷、光限幅器以及医用超声复合材料等器件材料中,已成为生物医学、航空航天、电子信息、弹药工程等领域的核心。器件配方、工艺、形态、性能等方面的不断研究使日益成熟的压电陶瓷行业始终保持着“年轻”,并且更加广泛地应用到各个领域中。在弹药领域,压电陶瓷越来越多的应用于引信中,提高压电陶瓷电源的低温储存性和低温环境适应性是压电陶瓷领域迫切需要解决的问题。本文以-40℃~25℃的PZT-5H为研究对象,首先对不同温度下的PZT-5H进行了电学静态参数测量,然后建立了冲击载荷下低温压电陶瓷的力电耦合实验系统并开展了不同温度、不同撞击速度、不同负载下PZT-5H力电耦合实验,最后根据力电失效学、工程热力学、力电畴变学、材料力学等相关理论对低温压电陶瓷的冲击力电耦合机理进行了研究。取得的主要研究成果如下:对于低温压电陶瓷的静态电学特性,当PZT-5H的温度自25℃降至-40℃时,材料的电阻率和相对介电常数都有所降低。根据电介质理论解释了电阻率随温度降低而降低的原理,并通过德拜模型推导出了-40~25℃范围内的PZT-5H的弛豫时间。随着温度的下降,机电耦合系数呈线性上升、电畴翻转跨越的能量势垒和矫顽电场增大,而力电耦合行为减弱且剩余极化强度降低。低温压电陶瓷宏观力电耦合响应实验表明:温度降低,动态压电电压常数受撞击速度的影响随之变大。在电学短路条件下撞击PZT-5H产生放电的能量密度仅占不可恢复能量密度的1‰左右,储能电容放电能量峰值随温度的变化与电学短路条件下累积能量随温度的变化趋势类似。温度降低,储能电容充电速率增加,然而放电速率降低。结合扫描电子显微镜,从微观角度观测到压电陶瓷受霍普金森杆撞击发生断裂时,断裂处的气孔缺陷和裂纹对压电陶瓷的电输出特性有明显影响;通过空间电荷理论的分析得到了低温对电畴运动的阻碍造成压电陶瓷的冻结效应;通过X射线衍射技术计算出畴变应变,并对不同温度下的PZT-5H进行了畴变分析。基于ABAQUS仿真软件进行了霍普金森系统加载开路下低温压电陶瓷的数值模拟,并与实验结果相对比分析了低温压电陶瓷的动力学响应以及开路放电特性的数值模拟结果,通过开路下低温压电陶瓷冲击耦合实验的结果验证了低温条件下数值模拟的可靠性,节约了实验成本并为今后低温下电介质材料的力电耦合研究提供理论依据。
高伟航[9](2020)在《基于时间反演和压电陶瓷的混凝土损伤成像方法研究》文中提出工程结构中混凝土内部损伤的形成是一个长期积累的过程,这些损伤会影响混凝土结构的可靠性。如果能尽早发现混凝土内部初期形成的损伤,并及时进行修复或安全预警,则可以减少甚至避免很多工程事故的发生。但目前混凝土损伤识别的相关研究还停留在判断混凝土内部损伤有无的初级阶段,对于混凝土结构内部损伤定位及特征描述的研究仍属于前沿性课题。本论文利用压电陶瓷传感器与延时叠加方法,结合时间反演理论与细观数值模拟,以混凝土板为研究对象,针对混凝土中孔洞及裂缝扩展的损伤成像问题展开系列研究,主要内容如下:(1)考虑混凝土板的几何特征,并分析压电陶瓷传感器形状对其激励产生应力波场的影响,为了满足混凝土板损伤识别的需求,设计了以管状压电陶瓷传感器为核心元件的嵌入式二维智能骨料。通过试验与数值分析,验证了新型二维智能骨料相对于传统一维和三维智能骨料在混凝土板损伤识别中的优势。(2)在二维智能骨料的基础上,设计了内嵌管状压电陶瓷传感器阵列的智能混凝土板,并结合延时叠加方法,实现了混凝土中声源的定位及损伤的成像。通过试验验证了用于智能混凝土板的声源成像方法的有效性,并对比分析了椭圆类与双曲线类延时叠加成像方法对混凝土板中单目标孔洞损伤的识别效果。(3)利用时间反演的自适应时空聚焦特性,提出了具有高噪声抑制能力的时间反演子群成像方法,解决了传统时间反演成像方法难以在少量传感器和噪声环境下进行损伤识别的问题,并通过试验验证了方法的有效性。(4)针对混凝土中探测波形畸变与延拓对于时间反演过程中回传信号的聚焦时间会产生影响的问题,引入时间补偿因子,提出时间反演聚时补偿成像方法。通过试验分析了提出方法相较于椭圆类与双曲线类延时叠加成像方法对于混凝土中单目标孔洞损伤识别在成像分辨率与损伤定位精度方面的优势,并讨论了时间反演聚时补偿成像方法与时间反演子群成像方法各自的适用范围。(5)建立了内部嵌入压电陶瓷传感器的混凝土随机骨料模型,在细观尺度上分析了高频探测应力波与混凝土内部复杂结构及损伤之间的相互作用,对比了细观数值模型与宏观均质模型对于混凝土中高频探测应力波模拟的效果。在此基础上,将混凝土细观模型与损伤识别相结合,利用所建立的细观数值模型进一步研究了混凝土板中不同尺寸单目标孔洞损伤、多目标孔洞损伤及裂缝扩展的成像问题。
陈冬冬[10](2020)在《基于压电传感技术的螺栓预紧力监测研究》文中研究说明螺栓连接因具有传力直接,拆卸方便,经济性好等特点而广泛应用于机械,土木,航空航天等领域。然而,在结构振动,温度变化等环境因素作用下,螺栓会不可避免的发生不同程度的松动。螺栓节点的松动会削弱节点刚度,降低连接件的可靠性,严重时甚至会导致整体结构的破坏。本文基于压电陶瓷智能材料,对螺栓松动监测中环境噪声干扰问题,多螺栓松动监测问题以及螺栓初始微小松动监测等关键技术难题开展研究。本文的主要内容及结论如下:(1)提出基于压电材料的智能垫圈传感器,并结合时间反演算法提高环境噪声下接收信号信噪比传统传感器在与被监测结构耦合过程中会对结构带来一些不利影响,如消弱螺栓刚度,增加节点质量等。为消除传感器带来的不利影响,本文首先提出了一种将压电陶瓷嵌入垫圈中而形成的能够感应预紧力变化的智能垫圈传感器。结合时间反演算法,提出了具有噪声鲁棒性的螺栓松动监测方法。此外,研究了螺栓节点时间反演算法声学互异性。对不同噪声水平和激励幅值下接收信号信噪比进行了验证。最后通过一个智能垫圈发射信号,另一个智能垫圈传感器接收信号的方式,进行了时间反演实验。在数据处理方面,利用小波能量方法,提取敏感频段的能量作为螺栓松动指数。实验结果表明,时间反演算法能够显着提高接收信号在噪声环境下的信噪比,拓展了以幅值或能量为判断依据的螺栓松动监测方法在噪声环境下的适用性。(2)基于压电阻抗串/并联模型,提出了能够有效减少传感器数量及采集通道的分布式螺栓松动监测方法大型结构螺栓节点处螺栓数量众多,如何利用少量传感器实现不同位置处螺栓松动监测是亟待解决的问题。考虑到基于时间反演的螺栓监测方法属于主动传感方法,需要“一发一收”两个传感器进行监测。为减少传感器数量,基于压电阻抗方法,提出了基于压电阻抗串/并联方式的螺栓松动监测方法。首先利用单个压电智能垫圈传感器的阻抗方法监测了单螺栓松动过程。其次,通过串/并联多个传感器,实现单个通道单次扫频获得多个传感器多个位置处的耦合机电阻抗曲线。根据等效电路原理,对串/并联阻抗特性进行分析。根据分析结果,选取串联方式下压电电阻信号为研究对象,进行多螺栓松动监测验证实验。在串/并联电路信号处理方面,提出了基于3dB带宽的均方根误差(3dB-RMSD)方法。实验结果表明,基于压电阻抗串/并联电路的分布式螺栓松动监测方法不仅可以减少传感器数量而且可以精确判断螺栓松动程度以及松动位置。(3)提出基于尾波干涉(Coda Wave Interferometry,CWI)技术的高分辨率螺栓初始松动监测方法螺栓松动监测的目的是提前预警,即在螺栓发生微小松动的情况下给出松动提醒。而以上方法对螺栓初始微小松动不够敏感,为了解决这一问题,本文提出了基于尾波干涉的高分辨率螺栓松动监测方法。通过利用波形伸缩法(Stretching)计算尾波在不同预紧力改变情况下的时移程度,进而判断螺栓松动情况。首先,通过波形叠加原理对提出方法的可行性进行了理论分析。其次,通过数值仿真,对尾波干涉的高敏感性进行了验证。最后,在相关验证实验的基础上,定义了可检测螺栓预紧力分辨率(DRBP)指标,定量分析了尾波干涉方法的分辨率。实验结果表明,基于尾波干涉的螺栓松动监测方法对螺栓预紧力变化具有很高的敏感性,其极限预紧力监测分辨率达到0.323%。因此,基于尾波干涉的螺栓监测方法可以有效监测螺栓预紧力的微小改变,解决螺栓初始松动监测难题。(4)研究了直达波和尾波对螺栓预紧力变化的分辨率,提出了基于直达波和尾波协同监测螺栓不同程度松动的方法螺栓在服役过程中,其预紧力可能会经历从微小变化到较大损失的过程。本文针对螺栓预紧力不同损失程度,提出了基于直达波和尾波的预紧力损失协同监测方法。基于波形叠加原理和声弹性效应,首先对直达波和尾波可监测螺栓预紧力分辨率的不同进行了理论分析,揭示了直达波和尾波时移程度与螺栓预紧力变化的线性关系。其次,通过实验的方法,研究了直达波和尾波对预紧力变化的敏感性。实验结果发现,直达波的极限DRBP值为1.681%,即基于直达波波形时移的方法适用于预紧力变化程度大于1.681%的情况。而尾波的DRBP范围为0.323%-1.980%,即基于尾波的螺栓预紧力监测方法适用于预紧力变化程度在0.323%-1.980%的情况。综上所述,基于尾波干涉的方法适用于螺栓预紧力变化微小的情况,即初始松动问题,而基于直达波时移的监测方法可以反映螺栓预紧力发生较大松动的情况。将直达波与尾波相结合,可以监测螺栓不同程度预紧力变化。
二、压电陶瓷应力作用下的损失特性(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、压电陶瓷应力作用下的损失特性(论文提纲范文)
(1)基于PZT-8纵向振动功率超声振子机电特性研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1.绪论 |
1.1 压电陶瓷发展概况 |
1.1.1 压电材料分类 |
1.1.2 硬性压电材料制备方法概述 |
1.1.3 PZT在热-力环境下的老化效应研究现状 |
1.1.4 压电陶瓷机电特性研究现状 |
1.2 功率超声振子能量损失研究概述 |
1.2.1 功率超声振子研究进展 |
1.2.2 功率超声振子能量转换影响的研究进展 |
1.2.3 功率超声振子能量损失影响的研究进展 |
1.2.4 功率超声振子能量在接触界面的研究进展 |
1.3 功率超声振子在不同负载下机电性能的研究概述 |
1.3.1 功率超声振子在硬性负载下的研究现状 |
1.3.2 功率超声振子在软性负载下的研究现状 |
1.4 选题的背景及意义 |
1.5 本文的主要研究内容 |
2.纵向振动复合棒超声压电振子设计 |
2.1 引言 |
2.2 33k纵向振动压电换能器理论设计 |
2.2.1 压电陶瓷元件振动模式与压电方程 |
2.2.2 压电材料及压电换能器的主要性能参数 |
2.2.3 有损耗的晶片级联的机电等效图 |
2.2.4 压电换能器的机械共振频率方程 |
2.2.5 功率超声电源的选型 |
2.3 33k纵向振动变幅杆理论设计 |
2.3.1 变幅杆主要性能参数 |
2.3.2 变幅杆分类 |
2.3.3 超声变幅杆的选型和固定 |
2.3.4 半波长圆截面阶梯型变幅杆频率方程 |
2.3.5 复合棒纵向振动超声压电振子共振频率方程 |
2.4 33k超声压电振子COMSOL有限元分析 |
2.4.1 压电振子模型建立 |
2.4.2 压电振子模态分析 |
2.4.3 压电振子谐响应分析 |
2.5 试验设计方法 |
2.6 本章小结 |
3.单片纵向压电振子在温度场下的机电性能演变 |
3.1 引言 |
3.2 加温下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的老化理论模型 |
3.3 加温下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的微观组织及物相分析 |
3.3.1 加温试验平台 |
3.3.2 显微结构 |
3.3.3 物相结构 |
3.4 不同温度下单片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3电学参数的演变 |
3.4.1 温度影响下的单片PZT-8等效电路模型 |
3.4.2 温度对单片PZT-8动态电容C_1的老化影响 |
3.4.3 温度对单片PZT-8动态电感L_1的老化影响 |
3.4.4 温度对单片PZT-8动态电阻R_1的老化影响 |
3.5 不同温度下单片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3机电性能演变 |
3.5.1 温度对单片PZT-8谐振频率f_s的老化影响 |
3.5.2 温度对单片PZT-8有效机电耦合系数k_(eff)的老化影响 |
3.5.3 温度对单片PZT-8机械品质因数Q_m的老化影响 |
3.6 本章小结 |
4.单片纵向压电振子在一维力场下的机电性能演变 |
4.1 引言 |
4.2 一维轴向压力下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的老化理论模型 |
4.3 一维轴向压力下Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的微观组织及物相分析 |
4.3.1 加力试验平台 |
4.3.2 显微结构 |
4.3.3 物相结构 |
4.4 一维轴向压力下单片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3电学参数的演变 |
4.4.1 单轴压影响下单片PZT-8的等效电路模型 |
4.4.2 一维压缩应力对单片PZT-8动态电容C_1的老化影响 |
4.4.3 一维压缩应力对单片PZT-8动态电感L_1的老化影响 |
4.4.4 一维压缩应力对单片PZT-8动态电阻R_1的老化影响 |
4.5 一维轴向压力下单片Pb(Ti_(0.52)Zr_(0.48))O_3的机电性能演变 |
4.5.1 一维压缩应力对单片PZT-8谐振频率f_s的老化影响 |
4.5.2 一维压缩应力对单片PZT-8有效机电耦合系数k_(eff)的老化影响 |
4.5.3 一维压缩应力对单片PZT-8机械品质因数Q_m的老化影响 |
4.6 本章小结 |
5.复合棒超声压电振子在接触界面的机电特性 |
5.1 引言 |
5.2 接触界面建模 |
5.3 激光加工接触界面的表征 |
5.3.1 超声压电振子的装配 |
5.3.2 激光加工接触界面的工艺参数 |
5.3.3 接触界面微观形貌表征 |
5.3.4 接触界面粗糙度表征 |
5.4 复合棒超声压电振子在不同接触界面下的机电特性分析 |
5.4.1 接触界面粗糙度对复合棒压电振子谐振频率f_s的影响 |
5.4.2 接触界面粗糙度对复合棒压电振子有效机电耦合系数k_(eff)的影响 |
5.4.3 接触界面粗糙度对复合棒压电振子机械品质因数Q_m的影响 |
5.5 本章小结 |
6.复合棒超声压电振子在不同负载下的机电特性 |
6.1 引言 |
6.2 负载分类 |
6.3 液体负载下复合棒超声压电振子的机电特性分析 |
6.3.1 液体负载试验平台 |
6.3.2 液面高度对复合棒压电振子谐振频率f_s的影响 |
6.3.3 液面高度对复合棒压电振子有效机电耦合系数k_(eff)的影响 |
6.3.4 液面高度对复合棒压电振子机械品质因数Q_m的影响 |
6.4 固体负载下复合棒超声压电振子的机电特性分析 |
6.4.1 固体负载试验平台 |
6.4.2 力负载对复合棒压电振子谐振频率f_s的影响 |
6.4.3 力负载对复合棒压电振子有效机电耦合系数k_(eff)的影响 |
6.4.4 力负载对复合棒压电振子机械品质因数Q_m的影响 |
6.5 本章小结 |
7.结论与展望 |
7.1 主要结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
致谢 |
(2)基于球型压电智能骨料对混凝土损伤监测范围的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
1 绪论 |
1.1 选题背景及研究意义 |
1.2 结构损伤监测研究现状 |
1.2.1 整体损伤监测方法 |
(1)神经网络法损伤监测 |
(2)遗传算法损伤监测 |
(3)动力指纹分析法损伤监测 |
(4)模型修正与系统识别法损伤监测 |
1.2.2 局部损伤监测 |
1.3 基于压电陶瓷传感器的结构损伤监测 |
1.3.1 被动损伤监测技术 |
1.3.2 主动损伤监测技术 |
1.3.3 应力波在混凝土中的传播特性 |
1.3.4 基于压电传感器的结构损伤评价 |
1.4 本文研究内容 |
2 压电阻抗基本原理 |
2.1 压电材料 |
2.2 压电效应 |
2.3 压电方程 |
2.4 PZT片的机械阻抗 |
2.5 压电本构关系 |
2.6 PZT和结构耦合阻抗模型 |
2.6.1 一维阻抗模型 |
2.6.2 考虑粘结层的一维阻抗模型 |
2.6.3 二维阻抗模型 |
2.7 本章小结 |
3 混凝土损伤监测 |
3.1 混凝土模型及材料 |
3.2 数据结果与分析 |
3.3 混凝土损伤评价指标分析 |
3.3.1 RMSD损伤指标 |
3.3.2 MAPD损伤指标 |
3.3.3 COV损伤指标 |
3.3.4 CC损伤指标 |
3.4 本章小结 |
4 损伤体积比评价指标 |
4.1 引言 |
4.2 混凝土损伤破坏实验 |
4.3 混凝土损伤破坏的数值模拟 |
4.4 进一步的数值分析和讨论的定量损伤评估 |
4.5 本章小结 |
5 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(3)基于爆电换能器压电陶瓷电输出特性的研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
1 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 爆电换能器相关技术简介 |
1.2.1 压电陶瓷简介 |
1.2.2 爆电换能器简介 |
1.3 国内外研究现状 |
1.3.1 国外研究现状 |
1.3.2 国内研究现状 |
1.4 本文的主要研究内容 |
1.5 本文的技术路线 |
2 爆电换能器基本理论 |
2.1 压电陶瓷性能分析 |
2.1.1 压电效应 |
2.1.2 压电方程 |
2.1.3 压电性能参数 |
2.1.4 压电陶瓷片材料选择 |
2.2 爆电换能器电输出特性理论分析 |
2.2.1 爆电换能器的工作原理 |
2.2.2 压电陶瓷受载理论分析 |
2.3 本章小结 |
3 爆电换能器电输出特性的实验研究 |
3.1 爆炸温度对压电陶瓷电输出特性的影响 |
3.1.1 压电陶瓷的温度特性 |
3.1.2 温度-压力实验系统 |
3.1.3 实验结果及分析 |
3.2 冲击加载对压电陶瓷电输出特性的影响 |
3.2.1 爆电换能器工况模拟方法 |
3.2.2 压电陶瓷SHPB实验 |
3.2.3 实验结果与分析 |
3.3 本章小结 |
4 SHPB冲击实验模拟仿真 |
4.1 有限元方法介绍 |
4.2 冲击实验仿真模拟 |
4.2.1 材料模型 |
4.2.2 建立几何模型 |
4.2.3 几何网格划分 |
4.2.4 定义边界条件 |
4.2.5 ANSYS后处理 |
4.3 模拟仿真结果分析 |
4.3.1 应力波传播过程 |
4.3.2 不同冲击速度仿真结果 |
4.3.3 不同层数PZT95/5 仿真结果 |
4.4 本章小结 |
5 总结与展望 |
5.1 本文研究工作总结 |
5.2 本文研究工作展望 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文及所取得的研究成果 |
致谢 |
(4)深水钻孔爆破的冲击波衰减规律及防护研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.3 目前存在的问题 |
1.4 论文的主要研究内容 |
1.5 研究方法及技术路线 |
第2章 水下钻孔爆破破岩机理及岩石中应力波特性 |
2.1 水下钻孔爆破破岩机理 |
2.1.1 岩石动力学特性 |
2.1.2 水下钻孔爆破破岩机理 |
2.2 应力波在岩石中的传播特性 |
2.2.1 岩石中应力波特性 |
2.2.2 水下钻孔爆破孔壁压力计算 |
2.2.3 粉碎区及裂隙区半径计算 |
第3章 深水钻孔爆破的冲击波传播衰减规律研究 |
3.1 引言 |
3.2 水中冲击波特性 |
3.2.1 水下爆破基本现象及特点 |
3.2.2 水中冲击波传播理论 |
3.2.3 水中冲击波的基本方程 |
3.2.4 水中冲击波基本参数 |
3.3 深水钻孔爆破冲击波传播及衰减规律 |
3.3.1 40m水下钻孔爆破水中冲击波分布及传播规律 |
3.3.2 65m水下钻孔爆破水中冲击波分布及传播规律 |
3.3.3 90m水下钻孔爆破水中冲击波分布及传播规律 |
3.3.4 水深对水下钻孔爆破冲击波分布及传播影响分析 |
3.3.5 小结 |
3.4 基于HHT的水中冲击波信号时频特性分析 |
3.4.1 HHT信号分析方法及原理 |
3.4.2 水下钻孔爆破冲击波信号随水平距离增加的频谱特性分析 |
3.4.3 水下钻爆孔口上方冲击波信号沿高程变化的频谱特性分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 深水钻孔爆破基岩损伤防护研究 |
4.1 引言 |
4.2 水下岩石基础开挖成型消能-聚能联合控制爆破技术 |
4.2.1 ERB技术工艺及装药结构 |
4.2.2 水下钻孔爆破中ERB基岩防护理论 |
4.2.3 冲击波对岩体的损伤指标 |
4.3 模拟40M水下ERB深水钻孔爆破损伤防护试验 |
4.3.1 水下基岩损伤防护爆破试验方案设计 |
4.3.2 水下基岩损伤防护爆破试验步骤及结果 |
4.4 ERB基岩损伤防护效果评价与分析 |
4.4.1 基于PZT的基岩损伤监测原理 |
4.4.2 基于PZT主动式监测方案及信号采集 |
4.4.3 基于PZT的基岩损伤评价及分析 |
4.4.4 小结 |
4.5 水下钻孔爆破孔底基岩损伤深度分析 |
4.5.1 基于PZT的损伤深度监测方案及原始信号的采集 |
4.5.2 ERB防护作用下基岩损伤深度分析 |
4.5.3 小结 |
4.6 深水钻孔爆破基岩损伤防护理论的工程应用 |
4.6.1 工程背景 |
4.6.2 爆破总体方案及环形沟槽基岩损伤防护爆破设计 |
4.6.3 工程进展 |
4.7 本章小结 |
第5章 深水钻孔爆破水中冲击波防护研究 |
5.1 引言 |
5.2 水下钻孔爆破水中冲击波防护概述 |
5.2.1 水中爆破冲击波防护理论 |
5.2.2 水下爆破冲击波气幕防护技术 |
5.2.3 深水下爆破冲击波防护面临的主要问题 |
5.3 深水高压释放型气幕基本原理 |
5.3.1 高压气体释放理论 |
5.3.2 深水高压瞬态气幕防护系统与持时分析 |
5.4 高压释放型气幕形态特性及阻波机理研究 |
5.4.1 小型高压释放型气幕发生装置的构建 |
5.4.2 高压释放型气幕特性及冲击波载荷下的变形机理 |
5.4.3 瞬态释放型高压气幕阻波特性试验研究 |
5.4.4 考虑气幕形态影响的水中气泡帷幕阻波过程数值计算分析 |
5.5 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 主要结论 |
6.2 创新点 |
6.3 工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
附录1 攻读博士学位期间取得的科研成果 |
附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目 |
(5)基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 选题背景和研究意义 |
1.1.1 选题背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 结构健康监测 |
1.2.1 结构健康监测简述 |
1.2.2 结构健康监测发展现状 |
1.3 智能材料和智能结构 |
1.3.1 智能材料 |
1.3.2 智能结构 |
1.4 压电智能材料 |
1.4.1 压电材料 |
1.4.2 压电效应 |
1.4.3 压电方程 |
1.4.4 压电陶瓷性能参数 |
1.5 压电材料在结构健康监测领域的应用 |
1.5.1 被动健康监测技术 |
1.5.2 主动健康监测技术 |
1.6 本文研究内容 |
第2章 实验监测系统和基于波传播分析法的信号处理 |
2.1 实验仪器 |
2.2 压电陶瓷与结构结合方式 |
2.2.1 粘贴式 |
2.2.2 嵌入式 |
2.3 激励信号的选取和信号分析方法 |
2.3.1 激励信号的选取 |
2.3.2 时域信号分析 |
2.3.3 频域信号分析 |
2.3.4 小波包能量分析法 |
2.4 本章小结 |
第3章 基于压电陶瓷的混凝土内部损伤识别与监测 |
3.1 引言 |
3.2 实验目的 |
3.3 混凝土内部损伤监测实验 |
3.3.1 实验试件 |
3.3.2 实验步骤 |
3.4 数据结果与处理分析 |
3.4.1 基于幅值的时域信号分析 |
3.4.2 基于幅值的频域信号分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于压电陶瓷的混凝土裂缝损伤识别与监测 |
4.1 引言 |
4.2 实验目的 |
4.3 混凝土裂缝损伤监测实验 |
4.3.1 实验试件 |
4.3.2 实验步骤 |
4.4 数据结果与处理分析 |
4.4.1 基于幅值的时域信号分析 |
4.4.2 基于小波包能量的信号分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
(6)燃料电池载货车动力系统能量利用率提高研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源与研究意义 |
1.1.1 课题来源 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 燃料电池汽车动力系统能量管理策略 |
1.2.2 整车集成式热管理系统 |
1.2.3 压电馈能悬架系统 |
1.3 主要研究内容 |
第2章 燃料电池载货车动力系统设计与匹配 |
2.1 动力系统拓扑结构 |
2.2 动力系统匹配与选型 |
2.2.1 驱动电机选型 |
2.2.2 燃料电池选型与测试 |
2.2.3 动力电池选型 |
2.3 参数匹配验证 |
2.4 本章小结 |
第3章 燃料电池载货车动力系统模糊控制能量管理策略优化 |
3.1 燃料电池载货车动力系统建模 |
3.1.1 燃料电池模型 |
3.1.2 动力电池模型 |
3.1.3 驱动电机模型 |
3.1.4 整车动力学模型 |
3.2 基于模糊控制的能量管理策略 |
3.2.1 模糊控制基本原理 |
3.2.2 模糊控制能量管理策略设计 |
3.3 整车椭球基函数神经网络近似模型建立 |
3.3.1 设计变量的选取 |
3.3.2 椭球基函数神经网络整车近似模型建立与验证 |
3.4 基于多岛遗传算法的模糊控制能量管理策略优化 |
3.4.1 多岛遗传算法 |
3.4.2 多岛遗传算法流程 |
3.4.3 优化过程及结果分析 |
3.5 仿真分析 |
3.5.1 功率跟随型能量管理策略 |
3.5.2 仿真工况 |
3.5.3 仿真分析 |
3.6 本章小结 |
第4章 基于热泵的燃料电池载货车集成式热管理系统研究 |
4.1 热泵空调系统性能分析 |
4.1.1 热泵空调系统工作原理 |
4.1.2 热泵空调系统性能试验分析 |
4.2 整车集成式热管理系统的设计 |
4.2.1 整车集成式热管理系统设计 |
4.2.2 整车集成式热管理系统匹配与建模 |
4.2.3 整车逻辑门限控制策略 |
4.3 整车集成式热管理系统性能分析 |
4.3.1 驾驶室热管理性能分析 |
4.3.2 电机余热可利用性分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 压电馈能悬架系统研究 |
5.1 压电材料发电基础理论 |
5.1.1 压电材料特性 |
5.1.2 压电效应 |
5.1.3 压电方程 |
5.1.4 压电发电系统工作模式与结构 |
5.2 新型压电馈能悬架系统研究 |
5.2.1 新型压电馈能悬架系统建模 |
5.2.2 新型压电馈能悬架系统模型验证 |
5.2.3 新型压电馈能悬架系统馈能功率特性分析 |
5.3 基于非接触磁力作用压电馈能悬架系统研究 |
5.3.1 磁力作用压电馈能悬架系统建模 |
5.3.2 磁力作用压电馈能悬架系统馈能功率特性分析 |
5.3.3 样机试制与试验 |
5.4 本章小结 |
第6章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 研究展望 |
参考文献 |
攻读学位期间取得的科研成果 |
致谢 |
(7)基于压电陶瓷的灌浆套筒锈蚀监测及抗拔性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及研究意义 |
1.2 土木工程中结构健康监测的应用 |
1.2.1 常用的结构健康监测方法 |
1.2.2 结构健康监测系统组成 |
1.2.3 结构中损伤识别方法概述 |
1.2.4 结构健康监测的不足 |
1.2.5 结构健康监测未来发展趋势 |
1.3 研究现状 |
1.3.1 灌浆套筒研究现状 |
1.3.2 钢筋混凝土结构锈蚀研究现状 |
1.3.3 钢筋混凝土粘结滑移研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 压电材料概述及压电传感器 |
2.1 压电材料介绍 |
2.2 压电效应 |
2.3 压电方程 |
2.4 压电相关参数 |
2.5 压电材料在健康监测领域中的应用 |
2.6 压电传感器与主体的结合形式 |
2.7 压电陶瓷片在土木中的应用进展 |
第3章 基于压电陶瓷的灌浆套筒内壁锈蚀监测研究 |
3.1 引言 |
3.2 加速灌浆套筒内壁锈蚀理论推导 |
3.3 试验设计 |
3.4 试验结果分析 |
3.4.1 基于信号峰-峰值的波动分析法 |
3.4.2 基于小波包能量的时频域信号分析法 |
3.5 本章小结 |
第4章 内壁锈蚀灌浆套筒与灌浆料粘结性能试验研究 |
4.1 引言 |
4.2 试验设计 |
4.3 试验结果及分析 |
4.3.1 试验现象及破坏形态 |
4.3.2 钢筋拉断构件粘结滑移关系 |
4.3.3 灌浆料拔出构件粘结滑移关系 |
4.4 本章小结 |
第5章 套筒内锈蚀钢筋与灌浆料粘结滑移试验研究 |
5.1 引言 |
5.2 试验设计 |
5.3 试验结果及分析 |
5.3.1 试验现象及粘结滑移曲线 |
5.3.2 粘结应力沿锚固长度变化规律 |
5.3.3 相对滑移分布计算 |
5.3.4 粘结滑移关系沿锚固长度的变化 |
5.3.5 粘结锚固位置函数 |
5.3.6 粘结应力衰减机理分析 |
5.3.7 粘结滑移本构关系 |
5.4 本章小结 |
结论与展望 |
结论 |
展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录A 攻读学位期间研究成果 |
附录B 攻读学位期间所参与的科研课题及项目 |
(8)低温下PZT的电学参数测量及其冲击力电耦合机理(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 国内外研究现状 |
1.2.1 不同温度下压电陶瓷性能研究进展 |
1.2.2 微观铁电畴变研究进展 |
1.2.3 压电陶瓷储能与能量输出行为研究进展 |
1.2.4 冲击加载铁电陶瓷研究进展 |
1.2.5 仍需解决的问题 |
1.3 本文的主要研究内容 |
第2章 低温下压电陶瓷的电学参数实验测量 |
2.1 低温静态电学参数测量方法 |
2.2 电阻率 |
2.3 介电常数 |
2.4 铁电性能 |
2.5 本章小结 |
第3章 开路下低温压电陶瓷的冲击力电耦合实验 |
3.1 实验系统方案设计 |
3.1.1 实验加载装置 |
3.1.2 低温液氮冷却系统 |
3.1.3 实验测试系统 |
3.1.4 实验基本参数 |
3.2 冲击载荷下低温压电陶瓷动力学响应分析 |
3.3 低温压电陶瓷的开路放电特性分析 |
3.3.1 低温力电特性 |
3.3.2 冻结效应 |
3.3.3 低温电输出特性 |
3.4 本章小结 |
第4章 不同负载下低温压电陶瓷的冲击力电耦合实验 |
4.1 实验系统方案设计 |
4.1.1 压电陶瓷等效电路 |
4.1.2 不同负载电路设计 |
4.1.3 实验基本参数 |
4.2 动态性能分析 |
4.2.1 弹性柔顺系数 |
4.2.2 压电应变系数 |
4.2.3 冲击载荷下低温陶瓷畴变分析 |
4.3 动载下低温压电陶瓷的电输出能量分析 |
4.4 本章小结 |
第5章 开路下低温压电陶瓷的冲击力电耦合数值模拟及实验验证 |
5.1 开路下低温压电陶瓷的冲击力电耦合数值模拟技术路线 |
5.2 有限元模型的建立 |
5.2.1 霍普金森压杆的模型建立 |
5.2.2 PZT-5H模型的建立与参数设置 |
5.2.3 压电陶瓷裂纹失效模型的建立 |
5.2.4 网格划分与接触设置 |
5.2.5 边界条件与载荷的设置 |
5.3 霍普金森压杆撞击过程数值模拟 |
5.4 数值模拟结果与分析 |
5.4.1 动态力学响应模拟结果与分析 |
5.4.2 动态力电特性模拟结果与分析 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果 |
致谢 |
(9)基于时间反演和压电陶瓷的混凝土损伤成像方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 用于混凝土损伤识别的压电陶瓷传感器的研究现状及存在问题 |
1.2.1 压电陶瓷传感器的研究现状 |
1.2.2 压电陶瓷传感器存在的问题 |
1.3 基于压电陶瓷传感器的混凝土损伤识别的研究现状及存在问题 |
1.3.1 损伤指标方法 |
1.3.2 损伤成像方法 |
1.3.3 损伤识别研究存在的问题 |
1.4 混凝土细观模拟的研究现状及存在问题 |
1.4.1 混凝土细观模拟的研究现状 |
1.4.2 混凝土细观模拟存在的问题 |
1.5 本文主要研究内容 |
2 嵌入式二维智能骨料的设计与研发 |
2.1 引言 |
2.2 嵌入式二维智能骨料的制造 |
2.2.1 防水与绝缘处理 |
2.2.2 模具设计与保护壳的浇筑 |
2.3 试验设置 |
2.3.1 试验试件 |
2.3.2 试验设备与方法 |
2.4 嵌入式二维智能骨料的工作性能 |
2.4.1 阻抗分析结果 |
2.4.2 到达时间分析结果 |
2.4.3 扫频分析结果 |
2.5 数值模拟 |
2.5.1 数值模型 |
2.5.2 结果分析 |
2.6 本章小结 |
3 智能混凝土板及其声源定位与损伤成像方法 |
3.1 引言 |
3.2 智能混凝土板 |
3.3 声源成像方法 |
3.4 椭圆类与双曲线类延时叠加成像方法 |
3.4.1 损伤散射信号的提取 |
3.4.2 椭圆类延时叠加成像方法 |
3.4.3 双曲线类延时叠加成像方法 |
3.5 试验验证 |
3.5.1 试验设置 |
3.5.2 声源成像结果 |
3.5.3 椭圆类延时叠加成像方法的损伤成像结果 |
3.5.4 双曲线类延时叠加成像方法的损伤成像结果 |
3.6 本章小结 |
4 时间反演子群成像方法 |
4.1 引言 |
4.2 时间反演方法 |
4.3 时间反演成像方法 |
4.4 方法的提出及理论推导 |
4.5 试验验证 |
4.5.1 试验设置 |
4.5.2 提出方法的实现 |
4.5.3 表面粘贴重物的损伤成像结果 |
4.5.4 贯穿孔洞的损伤成像结果 |
4.6 本章小结 |
5 时间反演聚时补偿成像方法 |
5.1 引言 |
5.2 方法的提出及理论推导 |
5.2.1 提出的损伤成像方法 |
5.2.2 时间补偿因子 |
5.3 试验方案 |
5.4 损伤成像结果与分析讨论 |
5.4.1 时间补偿因子的效果 |
5.4.2 提出方法与两类延时叠加成像方法的比较 |
5.4.3 提出方法与时间反演子群成像方法的比较 |
5.5 本章小结 |
6 细观模型下的混凝土损伤识别研究 |
6.1 引言 |
6.2 混凝土中非均质区域对于高频应力波传播的影响 |
6.2.1 数值模型 |
6.2.2 结果与讨论 |
6.3 二维混凝土细观有限元模型 |
6.3.1 随机骨料的生成与投放 |
6.3.2 二维混凝土细观有限元模型的建立 |
6.3.3 细观模型下应力波传播模拟结果验证 |
6.4 细观模型下混凝土中波传播分析 |
6.4.1 宏观与细观尺度下应力波场比较 |
6.4.2 细观尺度下应力波与损伤的相互作用 |
6.5 利用细观模型进行混凝土损伤识别研究 |
6.5.1 数值模型 |
6.5.2 混凝土中单目标孔洞损伤成像结果 |
6.5.3 混凝土中多目标孔洞损伤成像结果 |
6.5.4 混凝土中裂缝扩展的成像结果 |
6.6 本章小结 |
7 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 创新点 |
7.3 展望与建议 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
(10)基于压电传感技术的螺栓预紧力监测研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
主要符号表 |
1 绪论 |
1.1 选题背景与研究意义 |
1.1.1 选题背景 |
1.1.2 研究意义 |
1.2 螺栓松动监测方法 |
1.2.1 直接测量法 |
1.2.2 间接测量法 |
1.3 压电智能材料 |
1.3.1 压电材料及其应用 |
1.3.2 极化与电畴 |
1.3.3 压电效应 |
1.3.4 压电方程 |
1.3.5 压电参数 |
1.4 本文主要研究思路与内容 |
1.4.1 本文的研究思路 |
1.4.2 本文的研究内容 |
2 基于时间反演算法的螺栓预紧力主动监测方法 |
2.1 引言 |
2.2 压电智能垫圈传感器 |
2.3 基于时间反演算法的螺栓预紧力监测理论研究 |
2.3.1 时间反演算法的研究现状 |
2.3.2 时间反演信号幅值与螺栓预紧力的理论研究 |
2.3.3 小波能量提取螺栓松动指数 |
2.4 时间反演算法与小波能量 |
2.4.1 声学互异性 |
2.4.2 环境噪声水平 |
2.4.3 激励信号幅值 |
2.5 基于时间反演方法的螺栓预紧力监测实验研究 |
2.5.1 实验试件与装置 |
2.5.2 实验结果与分析 |
2.6 本章小结 |
3 基于压电阻抗串/并联方法的螺栓松动监测 |
3.1 引言 |
3.2 基于智能垫圈压电阻抗特性的单个螺栓预紧力监测 |
3.2.1 基于一维压电阻抗模型的理论分析 |
3.2.2 基于压电阻抗方法的实验验证 |
3.3 基于压电阻抗串/并联的多螺栓松动监测 |
3.3.1 等效电路分析 |
3.3.2 串/并联电路分析 |
3.3.3 基于串联阻抗实部信号的实验研究 |
3.4 本章小结 |
4 基于尾波干涉的高分辨率螺栓预紧力监测 |
4.1 引言 |
4.2 尾波干涉(CWI)概述 |
4.2.1 尾波干涉原理 |
4.2.2 尾波干涉在健康监测中的应用 |
4.3 基于波形时移的螺栓预紧力监测 |
4.3.1 波形伸缩法 |
4.3.2 基于尾波时移的螺栓松动指数 |
4.4 螺栓预紧力监测分辨率 |
4.5 基于COMSOL的尾波干涉模拟分析 |
4.5.1 COMSOL功能介绍 |
4.5.2 基于尾波干涉的螺栓预紧力模拟研究 |
4.6 基于尾波干涉技术的螺栓松动实验研究 |
4.6.1 实验试件与装置 |
4.6.2 实验流程 |
4.6.3 实验结果 |
4.6.4 波形分析 |
4.7 本章小结 |
5 基于直达波和尾波的螺栓预紧力协同监测 |
5.1 引言 |
5.2 直达波和尾波对螺栓预紧力敏感度分析 |
5.3 直达波和尾波的螺栓预紧力协同监测实验 |
5.3.1 实验装置与流程 |
5.3.2 实验结果 |
5.3.3 波形分析 |
5.4 本章小结 |
6 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
致谢 |
作者简介 |
四、压电陶瓷应力作用下的损失特性(论文参考文献)
- [1]基于PZT-8纵向振动功率超声振子机电特性研究[D]. 李婧. 中北大学, 2021
- [2]基于球型压电智能骨料对混凝土损伤监测范围的研究[D]. 徐鹏. 大连理工大学, 2021(01)
- [3]基于爆电换能器压电陶瓷电输出特性的研究[D]. 刘玲. 中北大学, 2021(09)
- [4]深水钻孔爆破的冲击波衰减规律及防护研究[D]. 司剑峰. 武汉科技大学, 2021(01)
- [5]基于压电陶瓷的混凝土损伤识别与监测研究[D]. 高振恒. 太原理工大学, 2021(01)
- [6]燃料电池载货车动力系统能量利用率提高研究[D]. 赵震. 太原理工大学, 2021(01)
- [7]基于压电陶瓷的灌浆套筒锈蚀监测及抗拔性能研究[D]. 张天允. 兰州理工大学, 2021(01)
- [8]低温下PZT的电学参数测量及其冲击力电耦合机理[D]. 尹鹤瞳. 沈阳理工大学, 2021(01)
- [9]基于时间反演和压电陶瓷的混凝土损伤成像方法研究[D]. 高伟航. 大连理工大学, 2020(01)
- [10]基于压电传感技术的螺栓预紧力监测研究[D]. 陈冬冬. 大连理工大学, 2020(01)