《基於時間反演的結構界面損傷監測理論及試驗研究》是依託大連理工大學,由宋鋼兵擔任醒目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於時間反演的結構界面損傷監測理論及試驗研究
- 依託單位：大連理工大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：宋鋼兵
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
界面損傷而引起的局部結構損傷往往會造成局部界面或連線件受力不平衡，甚至導致整個結構的嚴重事故。由於結構中界面的複雜連線方式以及諸如鬆動、開裂、滑移、破損等繁多的損傷形式，目前國內外仍然沒有一套行之有效的監測方法。時間反演技術的環境自適應性與時空雙聚焦性在對非均勻、非線性的結構界面監測中具有獨特的優越性。在對結構界面建立理論模型的基礎上，通過對界面的黑箱處理，可以建立時間反演下能量傳遞與界面損傷的等效模型，對界面的損傷程度進行定量監測與評估。同時，壓電陶瓷的機電耦合特性又是最合適作為時間反演鏡的材料。本課題擬將時間反演技術與壓電陶瓷感測器相結合，利用壓電陶瓷作為信號的發射與接收源，建立基於時間反演能量法的結構界面監測理論並進行相關實驗研究。本課題的完成將會實現對不同結構界面高效、精確、實時的智慧型化監測與損傷評估。
結題摘要
課題組在傳統的分形接觸理論基礎上，基於Wang和Komvopoulos提出的分形接觸理論，提出了一種新的分析模型，用於研究法向力作用下接觸面彈塑性變形的演化過程。基於分形接觸理論提出了界面接觸的模型，根據實際接觸面積對聚焦信號峰值幅度的影響建立螺栓軸向載荷與聚焦信號峰值振幅之間的聯繫。同時，基於Rayleigh阻尼模型，並利用時間反演理論的自適應聚焦特性，研究了混凝土界面中應力波傳播的吸收衰減規律，建立了混凝土界面中應力波的吸收衰減準則。將Rayleigh阻尼模型與波動方程相結合，推導出混凝土界面中應力波的吸收衰減模式，提出了應力波吸收衰減係數的計算公式，即當阻尼比較小時混凝土中應力波的吸收衰減係數與應力波激勵頻率的平方成正比。並在素混凝土梁進行了實驗測試，得出Rayleigh阻尼中的質量阻尼係數和剛度阻尼係數。對超音波在不同種類界面的傳播進行仿真研究，利用有限元分析軟體Abaqus，採用彈塑性有限元法進行耦合機電分析，將時間相關的動態隱式分析集成到先前的靜態模型中，模擬和分析超音波通過不同種類界面的傳播與仿真技術。對結構準靜態和動態作用下超音波特性進行了分析，研究了時間反演方法套用過程中的波傳播。結合時間反演方法，對不同種類的結構界面，包括鋼板與鋼板界面，鋼板與螺栓界面，鋼板與混凝土複合結構界面，鋼筋與混凝土界面的健康監測，提出了一系列監測評價標準和體系。
