基于智能預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)的碳纖維復(fù)合材料自感知特性研究.pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)，基礎(chǔ)設(shè)施和大型結(jié)構(gòu)的損傷累積和破壞行為等問題日益突出，對(duì)重要結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)(SHM)要求也越來越嚴(yán)格。碳纖維復(fù)合材料（簡(jiǎn)稱CFRP）具有優(yōu)良承載特性和自感知特性，為實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)實(shí)時(shí)健康監(jiān)測(cè)提供基礎(chǔ)，對(duì)碳纖維復(fù)合材料的自感知特性研究也成為了當(dāng)前土木工程領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文在國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目“基于碳纖維材料的預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)自感知特性及其應(yīng)用研究（51478209）”的資助下，主要研究了制作工藝和碳粉摻量改性樹脂基體對(duì)碳纖維傳感元

2、件力阻效應(yīng)的影響，并建立了電阻響應(yīng)和結(jié)構(gòu)應(yīng)變場(chǎng)之間的數(shù)學(xué)物理模型，主要內(nèi)容如下：
　　1、設(shè)計(jì)了真空和刷膠兩種制作工藝對(duì)碳纖維傳感元件力阻效應(yīng)的對(duì)比試驗(yàn)。兩種工藝各制作試件3根，考察了工藝對(duì)碳纖維傳感元件的初始電阻及伏安特性的影響；對(duì)碳纖維傳感元件進(jìn)行單軸拉伸試驗(yàn)，測(cè)定應(yīng)變和試件電阻，總結(jié)分析了兩種工藝制作的碳纖維傳感元件電阻和電阻變化率隨應(yīng)變的變化規(guī)律及其機(jī)理；對(duì)比分析了兩種工藝對(duì)碳纖維傳感元件線性度和靈敏度等指標(biāo)的影響。

3、>　　2、以刷膠工藝制備了5組不同碳粉摻量改性樹脂基體的碳纖維傳感元件，考察了碳纖維傳感元件的初始電阻隨碳粉摻量的變化規(guī)律；通過碳纖維傳感元件單軸拉伸試驗(yàn)，研究了傳感元件的電阻隨應(yīng)變的變化關(guān)系和電阻變化率隨應(yīng)變的變化規(guī)律；分析了碳粉摻量對(duì)碳纖維傳感元件電阻變化率—應(yīng)變關(guān)系的影響；進(jìn)而獲得了碳纖維傳感元件靈敏度隨碳粉摻量的變化規(guī)律，并從微觀角度對(duì)變化規(guī)律的機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　3、利用麥克斯韋方程與變分原理，從結(jié)構(gòu)應(yīng)變場(chǎng)應(yīng)變能和無源