發(fā)布時間：2020-06-15 09:46

【摘要】：近年來大型土木工程項目越來越多,超高層建筑、大型跨海橋梁、新型大跨度體育場館、展覽會館,海洋平臺等結(jié)構(gòu)中廣泛應用了鋼結(jié)構(gòu)。螺栓連接是鋼結(jié)構(gòu)連接形式中使用頻率最高的形式,同時面臨著各種極端環(huán)境的影響,一旦使用的時間達到一定程度,很容易發(fā)生螺栓松動、螺栓開裂等情況。如果關鍵部位的螺栓松動沒能及時發(fā)現(xiàn),進行維護和更新,輕則導致部分結(jié)構(gòu)的失效,重則導致災難性后果。所以對鋼結(jié)構(gòu)關鍵節(jié)點的螺栓進行實時監(jiān)測是非常必要的措施,它能夠有效的避免結(jié)構(gòu)的破壞,以及不必要的經(jīng)濟損失和災害危險。研發(fā)了一種新智能墊片傳感器。該傳感器基于壓電陶瓷,被做成智能墊片用來取代普通的螺栓墊圈,同時施加合適的金屬外殼隔絕環(huán)境腐蝕。并且設計了一套實驗裝置來驗證壓電陶瓷在不同應力情況下壓電性能會改變的實驗。實驗表明隨著壓電陶瓷受到的壓力增加,最終接收器接收到的能量增加,可以間接表明壓電陶瓷所受應力增加會導致其壓電效應增強,可以用于優(yōu)化傳感器的性能。研究了新型傳感器監(jiān)測螺栓松動的適用性。設計一個驗證新傳感器性能的實驗。通過螺母連接的兩塊鋼板來模擬簡單的螺栓結(jié)構(gòu),并且對新智能墊片傳感器和舊墊片傳感器兩種情況進行對比實驗。螺栓預緊力在5N·m至120N·m扭矩的范圍內(nèi)進行測試。引用小波能量分析方法來提取信號的能量,作為松動指標。基于粗糙接觸面理論和壓力下壓電效應增強的影響,可以建立螺栓松動指標與預緊力之間的關系。實驗結(jié)果表明,新傳感器具有更好的監(jiān)控范圍和靈敏度。改進了監(jiān)測海洋結(jié)構(gòu)螺栓松動時排除環(huán)境噪聲影響的方法。通過研究現(xiàn)有排除環(huán)境因素影響方法和去噪方法的文獻,總結(jié)出適合于本文的理論方法,本文采用傳感器接收的信號能量作為松動指標,所以有別于基于結(jié)構(gòu)動力參數(shù)損傷識別方法使用的數(shù)據(jù)規(guī)整方法,考慮采用把環(huán)境因素看成噪聲影響的思路,基于神經(jīng)網(wǎng)絡和小波去噪方法改進,進行了海洋平臺結(jié)構(gòu)螺栓松動監(jiān)測的數(shù)值仿真實驗。得到的結(jié)論是當需要比較高精度的結(jié)果時采用改進的BP神經(jīng)網(wǎng)絡更有效,而需要更快速簡單獲得結(jié)果,對精度要求較低時采用小波變換閾值去噪法更有效。證明了新型傳感器在改進的去噪方法下,能有效的用于海洋平臺的螺栓松動實時監(jiān)測。
【學位授予單位】：大連理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TU391

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本文編號：2714238