基于压电动态信息的便携式阻抗测量系统设计

为解决对大型基础设施微小损伤检测所使用的阻抗分析仪昂贵且不便于携带的问题,采用基于压电阻抗的结构健康诊断技术,检测附着于结构表面的压电材料的阻抗,设计开发出一种便携式的小型阻抗测量系统.通过对机械结构中螺栓松动的情况反复实验,证明此便携式阻抗测量系统的精确度与目前商用的多用途阻抗分析仪相差无几,不但可以对机械结构进行实时在线损伤检测,而且对于微小损伤的检测也非常有效.     

压电陶瓷冲击驱动电源的设计

设计了一款压电陶瓷驱动电源,并完成了压电陶瓷冲击实验,实验数据说明驱动电源电子开关特性很好,对压电陶瓷冲击特性测试的影响可以忽略。     

压电智能结构冲击荷载有限元逆向求解方法

基于压电智能结构有限元动力方程,提出冲击荷载的逆向求解方法：采用最小二乘优化算法,通过后向迭代逆运算及前向迭代运算,使目标值与实测值最小方差不断收敛,完成对未知冲击荷载大小与作用位置识别。建立简支压电智能薄板有限元数值模型,算例结果表明该方法精度可满足工程计算要求,适用于形状、边界条件较复杂的智能结构冲击荷载识别。     

利用压电自传感驱动器进行裂纹钢梁损伤识别的实验研究

压电陶瓷是一种智能材料，可以在结构健康监测系统中同时用作传感器和驱动器。基于压电阻抗的损伤识别技术的基本原理，对裂纹钢梁进行了损伤识别和定位的实验研究。将三片压电陶瓷（PZT）粘贴在钢梁表面的不同部位作为驱动器和传感器，通过测量梁损伤前后压电陶瓷片的电阻抗变化来识别梁中的裂纹损伤。从导纳（阻抗的倒数）幅值谱曲线中提取裂纹梁的反谐振频率，通过比较各压电片位置的反谐振频率变化识别了裂纹位置；同时比较不同损伤工况下的反谐振频率变化定性地识别裂纹梁结构的损伤程度。     

点式压电智能柔性板振动主动控制的建模与仿真

基于有压电层的层合板结构的二维传动方程与二维传感方程,导出了粘贴有点压电传感器与执行器的智能板结构的有限元模型的模态振动控制方程与传感方程。由此模态-状态方程,利用线性二次优化方法得到了智能板结构的最优控制输入。对在冲击与随机激励下的悬壁智能板的计算机仿真结果,证明了本有限元模型的可行性与有效性。     

用于结构健康诊断的压电阻抗技术

利用自驱动、自传感特性的压电陶瓷片 ,粘贴在外部结构的表面 ,结合动态阻抗的概念 ,提出了一种机电耦合的在线压电阻抗技术用于结构健康诊断。结构健康状况的改变 ,表现为结构动态阻抗的变化 ,则可以通过压电陶瓷片的导率表现出来。以含不同裂纹尺寸的梁结构为例 ,实验分析该种技术的有效性。结果表明 :随着裂纹尺寸的增加 ,压电陶瓷片导率的峰值不仅发生明显偏移 ,而且幅值下降。根据幅值的变化实验给出了能较好地衡量损伤程度的标尺     

基于低能量冲击损伤阻抗的复合材料薄壁结构铺层顺序设计

建立了有效的复合材料层合板结构冲击损伤分析方法,层合板面内损伤采用改进的Chang/Chang 失效准则做判据,得到面内各类损伤形式。层间损伤采用与Mixed-Mode粘接元等效的TIEBREAK接触模拟。利用此分析方法,从复合材料薄壁结构设计需要出发,研究了在低能量冲击下,铺层的层间角度、铺层方向、铺层重叠对层合板结构冲击损伤阻抗的影响规律,并对它们的综合影响进行了总体分析,得到了能提高层合板结构损伤阻抗的铺层顺序设计指导。最后用该设计指导对某种铺层结构进行了重新设计和有限元模拟,验证了该设计指导的可行性和有效性。     

含损伤梁的三维有限元压电阻抗模型及参数研究

采用有限元软件ANSYS进行数值模拟分析,构建了含损伤梁的三维有限元压电阻抗（EMI）模型。分析中考虑粘结层的影响,将压电片-粘结层-主体结构作为整体耦合系统加以考察。与实验数据以及其它研究结果进行了对比分析,验证了该有限元压电阻抗模型的有效性和精确性。考察了各物理参数对压电阻抗信号的影响,尤其是梁中裂纹的出现和发展对电阻抗谱的作用。计算结果表明该压电阻抗模型能用于结构损伤识别。最后,讨论了有限元单元尺寸的选取对高频振动分析结果的影响。     

T300/QY8911十字叠层复合材料冲击损伤与破坏的实验研究

对T300碳纤维增强QY8911双马来酰亚胺树脂十字叠层复合材料的冲击损伤与破坏特性进行了实验研究。采用落锤(自由落体)冲击试验方法,测定了三类铺层结构板材的冲击破坏强度和冲击损伤能量门槛值;将冲击强度与破坏模式和静态三点弯曲情况做了对比。用宏、细观方法检测了冲击损伤特性。对低于门槛值的冲击动力学行为给出了分析模型。     

压电智能结构的一种模态控制新方法

提出了一个用于压电智能结构振动控制的模态控制方法。就智能梁给出了压电模态传感器与压电模态致动器的新设计方法以及相应的模态控制方法，并对相应的观测溢出与控制溢出问题进行了分析，给出了抑制这些溢出的措施。