一个新的综合框架用于检测钢结构中的损坏,使用磁性压电传感器和混合损坏指数

科学领域:

• 结构工程 结构工程
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 传感器技术 传感器技术

背景情况:

• 用于结构健康监测 (SHM) 的传统压电传感器是永久粘合的,有可能降解并增加成本.
• 现有的电机阻抗 (EMI) 和基于振动的监测等方法需要多个传感器,增加复杂性和费用.

研究的目的:

• 开发和评估可重复使用的单磁结合压电传感器 (MBPS) 用于钢结构损坏监测.
• 为了解决结合传感器的局限性,包括降解,成本和多个单元的需求.

主要方法:

• 开发了一种可重复使用的MBPS,并使用EMI用于螺栓松检测 (RMSD) 和曲率变化的模态测试来评估其性能.
• 使用RMSD损伤指数 (RDI) 和曲率损伤指数 (CDI) 评估薄壁钢板的损伤检测能力.
• 提出了一种新的混合损害指数 (HDI),将RDI和CDI整合起来,以减少噪音和改善本地化.

主要成果:

• MBPS表现出高重复性 (相关系数>99.5%),证实了SHM的可靠性.
• 在微型标本中,皮埃佐盘声器MBPS显示了最高的RMSD指数.
• 使用RDI和CDI,MBPS有效地识别了损伤,该指数在损伤位置最高,但扩散,呈现出类似雨的形成.
• 拟议的HDI有效地减少了与受损区域相邻的未受损的面板上的噪音.

结论:

• MBPS,特别是压盘声器配置,是钢结构损坏监测的高效和强大的解决方案.
• 结合新的HDI,MBPS为SHM应用提供了一种灵敏,灵活和有弹性的替代传统粘合压电传感器.