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用于结构健康监测的智能夹层研究进展 总被引:5,自引:0,他引:5
利用改进的柔性印刷电路技术,把一个分布式传感器/驱动器网络预先复合到一片绝缘载体膜上形成薄层,再结合相应的信号控制和处理软件,这就是当前先进的智能夹层(SMARTLayer)技术。结构健康监测(SHM)系统中智能夹层的提出及发展,将有可能把目前广泛采用的离线、静态、被动的材料及结构的损伤检测,转变为在线、动态、实时的健康监测,从而导致工程结构及材料安全监测与性能改善思路产生质的飞跃,引起结构及材料设计思想的变革。在本文中,主要阐述了智能夹层的发展、特点、关键技术、部件、相关的数据处理和应用情况,以及对今后的发展提出了一些需要注意解决的问题。在研究中,我们发现嵌入到玻璃纤维复合材料中的智能夹层对工程材料基体的力学性能没有产生明显的影响,并且自身的电学性能也非常稳定。 相似文献
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制作了一种模块化的光纤传感夹层,对夹层内的光纤传感器的应力特性进行了实验研究。分析了应变对传感系数的影响,对埋入到光纤智能夹层中的两种光纤传感器的输出特性进行了比较。实验结果表明:光纤Bragg光栅传感器的波长漂移与应变之间具有理想的线性关系,但应变灵敏度由1.2pm/με降至1.15pm/με;由于制作工艺的局限,对于非本征F-P光纤传感器,当应变达到350με后,应变与载荷具有较好的线性响应。与非本征F-P光纤传感器相比,光纤Bragg光栅传感器是光纤智能夹层首选的应变传感器。将埋入了Bragg光栅传感器的智能夹层粘贴于某型飞机的翼-身连接构件内部进行监测,实验结果为光纤智能夹层应用于复合材料结构的应变监测提供了参考。 相似文献
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介绍了在航空,航天等高技术在领域中柔性结构振动衰减控制90年代初期新兴的智能复合材料结构技术及应用发展前景,对一个具有应用背景的双压电片复合材料层合板帆板结构的振动衰减控制系统人出了数学模型,导出了压电传感器/激振器的输出/输入方程,进行了最优控制算法数值仿真,结果表明,其控制效果是显著的。 相似文献
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金属蜂窝夹层结构是一种新型的舰船防护结构,在舰船防护领域具有广阔的应用前景,但目前缺乏对其在实际水下爆炸载荷作用下动态响应的研究。为研究金属蜂窝夹层结构在水下爆炸载荷作用下的动态响应及防护性能,设计并制备了背板加筋蜂窝夹层结构样件以及相应的浮箱,在大型露天水池中进行了水下实爆 实验;通过声固耦合算法对结构响应进行模拟,实验结果与模拟结果吻合良好,随后分析了蜂窝夹层板的变形过程及能量吸收特性,量化了载荷参数(冲击因子)及结构参数(前后面板厚度比和芯体相对密度)对结构动态响应的影响;最后,以蜂窝夹层板的面密度和后面板中心点最大变形的无量纲量为目标函数,使用NSGA-Ⅱ遗传算法对结构进行了多目标优化,得到对应的Pareto前沿。结果表明,随着冲击因子的增大,蜂窝夹层板整体变形显著增大,蜂窝芯体始终是主要的吸能构件,但其吸能占比逐渐降低;随着前后面板厚度比或芯体相对密度的增加,蜂窝夹层结构的最大变形呈现先降低后升高的趋势,同时呈现不同的变形模式,芯体相对密度对结构变形的影响更为显著;对蜂窝夹层结构开展多目标优化可有效降低结构的面密度及最大变形,优化结果可为蜂窝夹层结构的设计选型提供参考。 相似文献
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含压电材料智能结构动态特性的研究 总被引:14,自引:1,他引:14
本文推导了含压电材料智能结构有限元动力方程,讨论了智能结构系统的动态特性,得到了模态形状和相应的模态电压以及考察了具有分布的压电传感器和执行器的四边简支方板的各阶固有频率随以馈增益的变化规律,这些结果将在智能结构控制的优化设计中起到了很大的作用。 相似文献
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埋入混凝土的光纤传感器包层力学特性研究 总被引:1,自引:1,他引:1
本文用解析解探索光纤传感器埋入混凝土中其包层的特性及重要性。针对外荷载平行与光纤方向施加于混凝土构件时,其包层的材料特性和厚度变化而引起其内部应力分布特性作了一些研究。从解的分析可以看出,在埋入光纤的附近横截面应力集中很大程度上取决于包层的厚度及材料性质。对于给定的混凝土材料存在包层材料和厚度相结合的优化问题,选择某一优化目标,可能减小或消除其应力集中,而这对于光纤传感器在整个运行期间是至关重要。 相似文献
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埋入压电元件的自诊断智能结构的理论分析与实验研究 总被引:4,自引:0,他引:4
将压电元件埋设于复合材料层板结构中,可实现结构应变分布的在线监测。本文提出一种采用压电应变传感器阵列和人工神经网络模型的自诊断方法,对局部埋入压电应变传感元件的平板结构进行了分析,采用神经网络模型根据压电传感器组的输出识别结构承载位置和大小,对该方法进行了数值模拟和实验验证。 相似文献
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智能梁的静态形状控制 总被引:2,自引:0,他引:2
直接从位移函数出发,用Hamilton原理推导了压电智能梁结构的有限元方程,并采用灵敏度分析方法来确定结构的优化控制电压,在此基础上建立了结构自适应梁。最后采用数值分析来验证其有效性,从仿真结果可以看出文中的方法对梁结构的静态形状控制,有较好的控制精度。 相似文献
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利用双曝光CCD相机成像技术,对小直径光束穿越可压缩混合层流场存在的大尺度结构特性及其引起的气动光学效应进行了实验研究。实验研究结果表明:在不同对流马赫数(Mc=0.17,0.45)下,可压缩混合层中的大尺度结构形状不同,因而具有不同的折射率分布场,从而导致光束投影发生了不同程度的变形和偏移。利用光束质心的概念定量分析了不同对流马赫数下光束偏移和抖动的统计特性。统计结果表明在高对流马赫数下光束投影的偏移量减小,光束沿流场展向的平均偏移角度减小,但摆动幅度加大。 相似文献
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针对智能压电结构中,结构和压电材料之间的耦合和压电材料的动态输出,对结构阻尼的影响,提出了一种新的分段阻尼模型。由于压电结构和系统之间的耦合效应,整个结构的刚度和阻尼都会发生变化,尤其是阻尼会发生动态的变化。静态阻尼模型的描述已不能满足描述需要,而文中的分段阻尼模型能更精确地描述智能压电结构中的阻尼,以及系统的动态响应。以悬臂梁为例,实验结果验证了原静态阻尼模型的误差较大,而新模型比原模型精确反映了系统的幅频相应,比原模型更加合理和准确。 相似文献
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损伤自诊断自适应智能材料结构的研究 总被引:6,自引:2,他引:6
本文介绍了一种强度型损伤自诊断自适应智能复合材料结构的研究情况。这种智能材料结构基于电阻应变丝为传感元件,形状记忆合金为动作元件。为使结构具有高的灵敏度及诊断精度,文中研究了传感元件的布置方案,提出了四点布置传感元件的方法。同时采用形状记忆合金为动作元件。在自诊断出损伤后,对相应的SMA激励,以减小损伤或防止其扩展。 相似文献