基于嵌入式传感技术的混凝土结构概率损伤成像方法

作     者：张明辉 周德源 何斌 陈洪兵 孔庆钊 ZHANG Minghui;ZHOU Deyuan;HE Bin;CHEN Hongbing;KONG Qingzhao

作者机构：同济大学结构防灾减灾工程系上海200092 同济大学电子与信息工程学院上海200092 北京科技大学土木与资源工程学院北京100083 上海韧性城市与智能防灾工程技术研究中心上海200092 

基　　金：国家自然科学基金重点国际(地区)合作项目(52020105005) 国家自然科学基金面上项目(51978507) 

出 版 物：《建筑结构学报》 (Journal of Building Structures)

年 卷 期：2024年第45卷第6期

页      码：143-152页

摘      要：混凝土结构损伤的早期预警与精准量化是土木工程结构健康监测领域的热点。提出了一种基于嵌入式传感技术的混凝土结构概率损伤成像方法,通过对混凝土材料中骨料、砂浆基体以及界面过渡区的二维细观有限元建模,揭示了探测应力波在不均匀性混凝土材料及损伤界面的传播机制。结合传感器阵列的损伤可视化机理,设计了一种嵌入式压电传感器阵列模块,为精准量化混凝土损伤,结合概率损伤成像方法,通过基线相减法和希尔伯特变换从探测信号中提取损伤散射波的传播时间信息,引入累积分布函数,实现对混凝土损伤区域的可视化重构。试验结果表明,嵌入式传感模块可实现对混凝土结构的三维损伤成像,且识别出损伤中心位置与真实损伤中心位置在二维投影面上的误差为1.0 cm,验证了该方法对混凝土损伤感知的有效性与准确性。相比于现有嵌入式稀疏分布传感器,多传感单元集成的阵列模块可明显提升对混凝土局部损伤的探知能力,同时降低传感器系统在服役期的运维成本。

主 题 词：结构健康监测 混凝土结构 细观有限元模型 压电传感器 嵌入式压电传感阵列模块 概率损伤成像 

学科分类：08[工学] 081402[081402] 081304[081304] 0813[工学-化工与制药类] 0814[工学-地质类] 

核心收录：

D　O　I：10.14006/j.jzjgxb.2023.0036

馆 藏 号：203127437...