發(fā)布時(shí)間：2020-06-15 09:46

【摘要】：近年來(lái)大型土木工程項(xiàng)目越來(lái)越多,超高層建筑、大型跨海橋梁、新型大跨度體育場(chǎng)館、展覽會(huì)館,海洋平臺(tái)等結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)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(shí)面臨著各種極端環(huán)境的影響,一旦使用的時(shí)間達(dá)到一定程度,很容易發(fā)生螺栓松動(dòng)、螺栓開裂等情況。如果關(guān)鍵部位的螺栓松動(dòng)沒能及時(shí)發(fā)現(xiàn),進(jìn)行維護(hù)和更新,輕則導(dǎo)致部分結(jié)構(gòu)的失效,重則導(dǎo)致災(zāi)難性后果。所以對(duì)鋼結(jié)構(gòu)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的螺栓進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(jì)損失和災(zāi)害危險(xiǎn)。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(lái)取代普通的螺栓墊圈,同時(shí)施加合適的金屬外殼隔絕環(huán)境腐蝕。并且設(shè)計(jì)了一套實(shí)驗(yàn)裝置來(lái)驗(yàn)證壓電陶瓷在不同應(yīng)力情況下壓電性能會(huì)改變的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)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(yīng)力增加會(huì)導(dǎo)致其壓電效應(yīng)增強(qiáng),可以用于優(yōu)化傳感器的性能。研究了新型傳感器監(jiān)測(cè)螺栓松動(dòng)的適用性。設(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證新傳感器性能的實(shí)驗(yàn)。通過螺母連接的兩塊鋼板來(lái)模擬簡(jiǎn)單的螺栓結(jié)構(gòu),并且對(duì)新智能墊片傳感器和舊墊片傳感器兩種情況進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)。螺栓預(yù)緊力在5N·m至120N·m扭矩的范圍內(nèi)進(jìn)行測(cè)試。引用小波能量分析方法來(lái)提取信號(hào)的能量,作為松動(dòng)指標(biāo)。基于粗糙接觸面理論和壓力下壓電效應(yīng)增強(qiáng)的影響,可以建立螺栓松動(dòng)指標(biāo)與預(yù)緊力之間的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)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(jìn)了監(jiān)測(cè)海洋結(jié)構(gòu)螺栓松動(dòng)時(shí)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(xiàn),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(hào)能量作為松動(dòng)指標(biāo),所以有別于基于結(jié)構(gòu)動(dòng)力參數(shù)損傷識(shí)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(luò)和小波去噪方法改進(jìn),進(jìn)行了海洋平臺(tái)結(jié)構(gòu)螺栓松動(dòng)監(jiān)測(cè)的數(shù)值仿真實(shí)驗(yàn)。得到的結(jié)論是當(dāng)需要比較高精度的結(jié)果時(shí)采用改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)更有效,而需要更快速簡(jiǎn)單獲得結(jié)果,對(duì)精度要求較低時(shí)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(jìn)的去噪方法下,能有效的用于海洋平臺(tái)的螺栓松動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU391

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本文編號(hào)：2714238