【概述】

本研究中使用Aigtek安泰ATA-2021B高壓放大器，搭建基于應(yīng)力波的混凝土研究系統(tǒng)。裂面效應(yīng)監(jiān)測對評估動力荷載下鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)損傷至關(guān)重要，但傳統(tǒng)方法（如X射線、聲發(fā)射）存在表面監(jiān)測、成本高或易受干擾等局限。壓電智能骨料技術(shù)雖具潛力，卻因不同軸壓比下裂面效應(yīng)對應(yīng)力波傳播與監(jiān)測信號的影響規(guī)律尚不明確而受限，現(xiàn)有研究也多關(guān)注單向和靜載作用。為此，本文通過低周往復(fù)加載試驗(yàn)結(jié)合小波包能量分析，旨在揭示裂面效應(yīng)對應(yīng)力波衰減的影響規(guī)律。

實(shí)驗(yàn)名稱：基于壓電智能骨料的RC壓彎柱裂面效應(yīng)監(jiān)測研究

實(shí)驗(yàn)原理：本研究基于應(yīng)力波在混凝土介質(zhì)中的傳播理論及壓電智能骨料的力-電耦合效應(yīng)，通過低周往復(fù)加載試驗(yàn)模擬地震作用，利用壓電陶瓷的正逆壓電效應(yīng)激發(fā)與接收應(yīng)力波信號；采用小波包能量分析方法處理監(jiān)測信號，量化不同損傷階段下信號的能量衰減；通過系統(tǒng)改變軸壓比這一關(guān)鍵工況，結(jié)合試驗(yàn)與信號分析揭示裂面效應(yīng)對應(yīng)力波傳播路徑及能量衰減的影響規(guī)律，實(shí)驗(yàn)表明該方法能有效表征結(jié)構(gòu)損傷演化，為基于應(yīng)力波的結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷監(jiān)測與定量評估提供新的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

實(shí)驗(yàn)框圖：

實(shí)驗(yàn)實(shí)拍圖：

實(shí)驗(yàn)過程：在RC壓彎柱塑性鉸區(qū)埋置壓電智能骨料（SA），施加不同軸壓比（0.1-0.3）的豎向荷載與水平低周往復(fù)位移荷載；加載過程中，由上層SA發(fā)射掃頻應(yīng)力波（100-50kHz），下層SA接收信號并同步采集。對信號進(jìn)行小波包能量分析表明：監(jiān)測信號能量隨損傷發(fā)展而衰減，且衰減速率與軸壓比正相關(guān)；角部SA能量在層間位移角小于1.14%時(shí)迅速衰減后趨穩(wěn)，中部SA能量在0.57%-1.14%區(qū)間內(nèi)快速下降。該方法有效驗(yàn)證了SA監(jiān)測裂面效應(yīng)的可行性，其能量衰減特征與裂縫宏觀發(fā)展階段良好對應(yīng)。

應(yīng)用方向：建筑結(jié)構(gòu)地震損傷評估，基礎(chǔ)設(shè)施長期健康監(jiān)測，建筑裂縫演化監(jiān)測，安全運(yùn)維等方向

應(yīng)用場景：壓電智能骨料；結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測；鋼筋混凝土；小波包能量；軸壓比；裂面效應(yīng)；

安泰放大器在此應(yīng)用中的產(chǎn)品優(yōu)勢：

1.寬頻帶覆蓋與平坦響應(yīng)——精準(zhǔn)輸出掃頻信號，保障寬頻應(yīng)力波激發(fā)一致性

2.高電壓輸出與低失真——產(chǎn)生強(qiáng)穿透應(yīng)力波，保證接收信號能量可測

3.高輸出穩(wěn)定性與長期可靠性——支撐低周往復(fù)加載全程連續(xù)監(jiān)測，確保數(shù)據(jù)可對比性

【推薦產(chǎn)品】：ATA-2000系列高壓放大器、ATA-7000系列高壓放大器

圖：ATA-2000系列高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

圖：ATA-7000系列高壓放大器指標(biāo)參數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。

審核編輯 黃宇