碳纤维—水泥基复合材料应力传感器的研究

本文探讨了碳纤维－水泥基复合材料应力传感器的制备，对其性能与碳纤维含的关系进行了实验研究，并对实验结果作了理论上的探讨与分析。     

碳纤维－水泥基复合材料应力传感器的研究

本文探讨了碳纤维－水泥基复合材料应力传感器（ＣＦＣＳ）的制备，对其性能与碳纤维含量的关系进行了实验研究，并对实验结果作了理论上的探讨与分析。     

光纤法珀传感器及其在桥梁应变监测中的应用

应变是反映桥梁健康状况的重要参数,将光纤法珀传感器埋入混凝土结构内部,作为桥梁应变的智能传感元件,它与光开关、光纤应变解调仪、计算机等组成应变测量系统,可以实现桥梁应变自动监测。目前,该系统已经安装在重庆大佛寺长江大桥上,监测数据表明光纤法珀传感器的稳定性和可靠性好,能够用于大桥应变的长期监测。     

局部叠层碳纤维水泥基材料的应变电阻效应研究

将碳纤维加入普通混凝土中,普通混凝土便成为具有自诊断功能特性的智能混凝土.利用这些功能特性可望实现土木工程结构和基础设施的健康监测.使用连续碳纤维束取代传统碳纤维增强混凝土中的短切碳纤维,研究了局部叠层碳纤维水泥基材料三点弯曲梁在单调和循环拉应力作用下电阻的变化规律,分析了局部叠层碳纤维水泥基材料的应变-电阻效应,并与连续碳纤维水泥基材料应变-电阻效应作了比较.结果表明,局部叠层碳纤维水泥基材料的应变灵敏系数是连续碳纤维水泥基材料应变灵敏系数的近23倍,但稳定性要差一些;局部叠层碳纤维水泥基材料的电阻随着拉伸应变的增大而增大,随着拉伸应变的减小而减小,可望用于土木工程结构和基础设施的健康监测.     

激光诱导石墨烯基柔性应变传感器的传感行为分析

基于柔性聚酰亚胺(PI)基底的应变传感器通常在轴向拉伸或压缩下的变形有限,灵敏度不高,在多维柔性应变传感器方面的发展受到了限制。为了制备具有多维应变传感能力和高检测灵敏度的柔性传感器,采用紫外激光烧蚀PI薄膜制备图案化石墨烯材料,利用聚乙烯(PE)泡棉丙烯酸双面胶带转印图案化石墨烯,并构建双层石墨烯基柔性应变传感器。对激光诱导石墨烯的微观结构进行表征分析,并测试传感器在不同变形下的传感性能,实验结果表明：激光诱导的石墨烯薄膜呈现蓬松的孔状结构,该结构在不同应变状态下呈现拉伸或压缩状态,从而改变了石墨烯的导电通路,导致石墨烯薄膜电阻相应地增大或减小。双层石墨烯基柔性应变传感器可以感受不同方向的拉、压、弯、扭等复杂形变,并表现出很高的灵敏度、良好的线性度和优异的机械重复性。此外,该柔性应变传感器能够适应人体四肢或关节处的多维运动,可对手指弯曲、手掌弯曲等肢体运动进行有效监测和识别,并实现摩尔斯电码的编码。该激光诱导石墨烯基柔性应变传感器在手势识别、智能化控制和人机交互等领域有广阔的应用前景。     

粘贴式光纤光栅应变传感器的应变传递分析

通过分析光纤光栅传感器的原理,定义了应变传递系数,建立了粘贴式光纤光栅应变传感器5层有限元结构模型,通过计算机的仿真计算得到不同粘接剂、材料的弹性模量以及它们的厚度对应变传递系数的影响.     

几种应变定义局限性与准确性的几何分析

用几何分析方法简要地分析了Ｃａｕｃｈｙ应变和Ｇｒｅｅｎ应变的局限性以及Ｋｏｅｒｂａｒ－Ｓｗａｉｎｇｅｒ应变定义的准确性,并举例加以说明。     

光纤传感器阵列监测建筑结构应变的系统设计

提出了一种用光纤传感器阵列监测建筑结构应变的方法。并且应用了多模光纤传感器和四FBG传感器，使测试结果更可靠。设计了用FBG传感器阵列监测500m空间范围的系统，使分辨率达1．6με。同时讨论了光纤传感器的封装与贴置方法。     

碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)的压敏特性

论述了碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)压敏特性的研究进展,阐析了CFRC具有压敏特性的机理,明确了组成材料、成型工艺和加载方式等对CFRC压敏特性的影响规律,分析了应力条件下CFRC的压敏特性及其在结构健康监测中的应用,展望了CFRC压敏特性的发展与应用方向,提出了CFRC压敏特性的研究重点.     

碳纤维在水泥基混凝土中的分散性研究

为充分发挥碳纤维在改善基材电导上的作用,及其在水泥基体上必须均匀分布,用硬化试件电阻测试法及新拌料浆法研究了投料顺序、搅拌时间及碳纤维掺量、纤维长度和掺量、水灰比、振动捣实、分散剂等因素对碳纤维分散性的影响,找到了碳纤维在混凝土中单丝态均匀分散的方法.     

用于混凝土结构探伤的PZT型钢筋的数值模拟

基于PZT的钢筋混凝土结构健康监测已经得到了广泛应用,为了研究基于导向波法的PZT型钢筋结构损伤监测机理,并进一步优化监测系统,使用有限元软件ANSYS对PZT型钢筋构件进行数值模拟和分析。选取合适的材料参数、单元类型和网格尺寸等,建立精细化的轴对称有限元模型进行机电耦合分析;将模拟结果与之前所做试验数据进行对比,精确的吻合度验证了有限元模拟的准确性,为损伤机理分析和试验优化奠定基础;改变模型中PZT与钢筋的接触方式,输出信号值是原模型信号的5倍左右,进而提出增强系统输出信号的优化方法。通过此研究,得出可通过数值模拟对PZT型钢筋探伤系统进行分析并得到改进系统以增加信号的方法。     

基于三维有限元分析的压电阻抗模型及其应用

为了校核高频电阻抗分析的现有结构理论和验证,基于高频电阻抗信号的结构损伤监测方法的有效性,提出可应用结构健康监测的精确压电阻抗有限元模型.考虑压电片-黏结层-主体结构三者的耦合作用和黏结层的影响,通过三维有限元谐响应分析方法,利用通用有限元软件ANSYS,建立由压电片-黏结层-主体结构组成的耦合系统的三维有限元模型,并进行了数值模拟和相应的实际模型试验.计算及研究结果表明：采用三维精细压电有限元模型,可精确地预测到电导纳谱中的共振模态,得到的结果与实验结果吻合,且能有效地校核高频电阻抗分析的现有结构理论;采用压电阻抗法能够很好地识别结构局部的细小损伤,通过合理布置压电片可以识别结构损伤的位置.     

易损性分析在结构抗震及健康监测中的应用

为了有效地对日见增多的大型复杂结构进行日常管理和减少各种灾害的损失,从结构易损性的概念、基本原理入手,分析总结了易损性分析在结构抗震、桥梁抗震设计中的计算方法及其应用进展,并对各种方法的优劣进行了评述;对易损性分析在结构健康监测系统开发及传感器优化布设中应用的可行性进行了详细论述,并对其近期发展和应用情况进行了介绍;最后对易损性分析的发展前景进行了展望。     

超大型和多漏斗型钢煤斗有限元分析

对某电厂超大型原煤斗和多漏斗型粉煤斗,采用ANSYS结构应力分析软件进行了有限元分析,由于本工程煤斗煤重均在1000 t以上,煤斗体型大、形状复杂,而且采用了4点支承,改变了以往国内电厂通常采用4边支承或者8支点支承方式,基于这些特点已无法采用常规简化的计算分析方法,因此采用有限元进行结构应力分析是十分必要的.通过分析可以清楚地看到钢煤斗每个部位的应力分布情况,找到应力集中和变形控制的点或区域,并得到煤斗的支座反力,为煤斗支撑框架大梁的结构设计提供了准确的荷载,并为超大型钢煤斗的设计提供了可靠的理论分析数据.     

Influence of local geometric parameters on fatigue performance of orthotropic steel deck

Fatigue has become critical issue for bridge with orthotropic steel deck.Number of stress cycle and equivalent stress amplitude were adopted as two investigated fatigue effects.As presented from fatigue monitoring comparison of two series-lined bridges,three local geometric parameters of steel box girder have significant influence on fatigue performance of two welded joints.They are thickness of longitudinal ribs （Tr）,longitudinal spacing of transverse floor plate （Sc） and longitudinal truss （LT）.Fatigue analytical models were created for parametric study of fatigue effects under wheel load.Consequently,three local parameters have exhibited insignificant influence on number of stress cycle.Compared with Tr and Sc,configuration of LT has brought about foremost effect on the equivalent stress amplitude.For equivalent stress amplitude of rib-to-deck and rib-to-rib welded joints,the influence regions of LT are respectively longitudinal strap and quadrate with the geometric length of 600 mm.Enough attention ought to be paid for local stiffen structure on fatigue performance of orthotropic steel deck in fatigue design and monitoring.     

低温对钢结构疲劳性能影响研究综述

为了研究基于矩形贴片天线的应变测量技术,根据传输线模型,分析了矩形贴片天线与应变间的作用机理,明确了天线辐射单元尺寸受应变影响,可导致贴片天线中心频率发生偏移,且获得了频率偏移量与应变间的线性关系理论表达式.设计3种不同中心频率的矩形贴片天线,利用高频结构模拟器（high frequency structure simulator,HFSS）电磁仿真软件和拉伸应变检测系统,对不同应变状态下,贴片天线中心频率随应变的变化趋势进行了仿真与实验测试.仿真和实验结果表明：贴片天线的中心频率的偏移量与应变之间线性关系明显,且贴片天线的中心频率越高,应变灵敏度越大.利用矩形贴片天线作为应变传感器,可满足结构应变测量要求,为结构健康无线监测研究奠定了基础.

     

ANSYS在结构分析中的应用

结合实例讨论了有限元软件ANSYS在结构分析中的应用.指出了ANSYS在结构分析中应注意的问题.     

用于康复训练的分段式气动软体驱动器

针对手指康复训练中软体驱动器贴合度低、灵活性差、运动传递不准确等问题,基于仿生原理设计分段式气动软体驱动器. 通过3个具有锯齿结构半波纹管气囊实现软体驱动器的分段弯曲,嵌入柔性应变传感器实现软体驱动器本体感知. 建立半波纹管气囊弯曲变形数学模型,借助有限元分析对半波纹管气囊进行分析,研究壁厚、波纹宽度、波距和波纹数目对该气囊弯曲性能和末端输出力的影响,选取软体驱动器尺寸参数. 采用3D打印技术及失蜡铸造工艺,制作分段独立驱动的软体驱动器. 特性测试结果表明：分段式软体驱动器最大弯曲角度为302°,末端输出力为3.33 N,能够带动手指进行分关节康复训练,内嵌的柔性应变传感器可以实时监测软体驱动器弯曲状态.     

依据结构强度安全度确定安全监测必要精度

运用结构强度理论在准确定义允许变形值基础上提出依据结构强度安全度确定安全监测必要精度的基本理论模式，将变形观测误差视作结构强度安全所度所应容纳的荷载误差之一，按荷载效应组合理论建立各项荷载误差对结构强度影响的传播关系式。依据结构强度安全度反演观测误差限值。     

高效柴油机缸盖机械应力分析

目的研究缸盖结构改变对其应力大小及分布的影响．方法运用Ｉ－ＤＥＡＳＭａｓｔｅｒｓｅｒｉｅｓ４．０软件的建模及分析功能,根据各种不同单元模拟缸盖的实际情况,采用温度法描述螺栓预紧力,较为准确地反映其随爆发压力变化的情况。结果得出了缸盖在不同工况下的应力分布规律,在此基础上对三种设计方案的分析结果进行了对比,得出了优选结构。结论缸盖顶板与立壁之间的过渡状况、顶板与中板的形状等因素均影响缸盖的应力分布。