压电智能梁的机电阻抗分析和损伤识别(2)

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1.2 常规五种无损检测 . 3

1.3 压电阻抗法的国内外研究概况 . 4

1.4 项目研究的主要内容 .. 5

2 基于PZT 压电阻抗法的原理 . 7

2.1 压电材料 .. 7

2.1.1 压电材料的压电效应 . 7

2.1.2 极化 .. 8

2.1.3 压电方程 . 9

2.1.4 机电耦合因子 9

2.1.5压电材料 9

2.2 E/M阻抗法的相关原理 .. 11

2.2.1 基本概念 11

2.2.2 E/M 阻抗法的起源 .. 11

2.2.3常规的模态分析 .. 12

2.2.4 E/M 阻抗法的形成机理 12

2.2.5 与 E/M 阻抗方法建模联系的问题 . 13

2.2.6 安装在一维梁结构上的 PWAS 分析 14

2.2.7 轴向振动和弯曲振动 .. 16

2.3 本章小结 .. 20

3 压电智能梁的阻抗分析和损伤识别的项目研究 .. 21

3.1 项目研究的目的 . 21

3.2 项目研究的仪器及材料制备 21

3.2.1 项目研究的仪器介绍 .. 21

3.2.2 项目研究材料的制作 .. 23

3．3分析方法 .. 25

3.3 项目研究的过程 . 25

3.4 项目研究结果 26

3.5 损伤情况下的阻抗模值的 RMSD 计算 .. 31

3.6 缺陷损伤的 RMSD结果分析 . 31

3.7 本章小结 . 32

4 压电阻抗法的数值模拟研究 33

4.1 有限元分析 33

4.2 ANSYS建模 33

总结.. 40

致谢.. 41

参考文献 .. 42
1 绪论 1.1 项目研究的背景和意义随着我们国家的兴盛发展，我们的国家已经俨然已经跻身为世界上头号的制造业大国。但是这个时代已经不再是那个仅仅凭借数量就可以取得成功的时代。所以质量便成为了获得海外国内市场的关键。对材料结构的健康状况监测成为生产中必不可少的工作。同时我们必须也要知道，这不仅仅是关乎经济的问题，而且在长期的生活生产实践中，材料结构的质量健康监测更是与我们的生命财产息息相关。比如说大坝水电站、高楼高层建筑、核电站、大型制备机械、化工制备存储设备，如果这些设备设施出现了问题，往小的说会对企业、国家以及个人造成一大笔的经济损失。往大了说会对广大人民群众的生命财产造成不可挽回的损失。所以我们应该高度重视结构健康监测（Structural Healthy Monitor)。也许只是一个小小的裂纹，那也可能成为一个灾难性的预警信号，从而引发一场浩大的灾难，可能造成无法挽回的损失。这样的灾难已经来得太多太猛，需严格把好质量关。将一切可能出现的结构健康问题扼杀于摇篮之中，为人民群众的生命财产保驾护航。作为一种新型的智能材料（Intelligent Material）压电陶瓷，并随着市售低价的压电陶瓷（PZT)的出现从此就开始了结构监测的新机遇。通过压电陶瓷（PZT）他们之间的内在的机电偶尔效应，压电陶瓷可以作为传感器和执行器。体现了压电陶瓷很多优胜与其他材料的种种突出特点。同时压电陶瓷（PZT)性能好，成本低，对与我们制作基于压电阻抗法进行对材料结构的损伤识别的压电晶片提供了相当不错的原材料。而且在整个对材料进行损伤识别的过程中操作极其的方便。所以从实践的过程中压电陶瓷（PZT）的使用也是具有相当重要的意义。1.2 常规五种无损检测超声检测（UT）: