采用压电薄膜测量钢管混凝土柱均匀和非均匀约束力的试验方法
专利汇可以提供采用压电薄膜测量钢管混凝土柱均匀和非均匀约束力的试验方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开一种采用压电 薄膜 测量 钢 管 混凝土 柱均匀和非均匀约束 力 的试验方法。本发明将厚度仅为28μm的压电薄膜粘贴在钢管内侧，在离 贴面 位置 2d～30d处开孔引出 导线 输出压电 信号 ，d为开孔直径，以避免开孔位置的 应力 集中造成测量位置的约束力测量不准确。利用压电薄膜对动态应力的高度敏感性，通过薄膜上下 电极 之间 电信号 的变化来量测钢管与混凝土之间的相互作用力。本发明装置不会破坏钢管与混凝土界面特性，且膜薄易放置，测试装置简单，测量操作易行，量测结果直观，灵敏度准确度高，可实现受力全过程中套箍约束力的实测，实现在施工或服役过程中对套箍约束力实时检测，可对结构的安全健康实现实时监测。，下面是采用压电薄膜测量钢管混凝土柱均匀和非均匀约束力的试验方法专利的具体信息内容。
1.一种采用压电薄膜测量钢管混凝土柱均匀和非均匀约束力的试验方法，其特征在于：该方法忽略压电薄膜在其平面内所受的应力，将其受力状态简化为只在垂直于压电薄膜上下表面受钢管混凝土约束力的单向应力状态；压电薄膜经过极化处理后，受压时在垂直于极化方向的表面上产生电荷，即薄膜有了压电效应，此时压电薄膜表面输出的电荷量与垂直于表面的压力以及压电薄膜的面积成正比，根据外接电路的电荷量的变化可得出压电薄膜的压力，即测得钢管混凝土柱的约束力；包含如下步骤：
(1)在核心混凝土浇筑之前，将厚度为28μm，尺寸为0.6cm×0.9cm，有效面积为0.35cm2，-12
介电常数为110×10 的压电薄膜粘贴在钢管内侧，在离贴面位置2d～30d处开孔引出导线输出压电信号；其目的是为了避免开孔位置的应力集中造成压电薄膜测得的约束力有误差；
(2)对钢管混凝土柱进行轴心受压试验，采用分级加载；在加载初期，每级加载为预估极限荷载的1/10，当钢管进入屈服阶段后，每级荷载为极限荷载的1/20，每级持荷时间为2～3min；待每级荷载稳定后记录压电薄膜的电信号变化；
(3)计算机分析处理压电薄膜的变化的电信号：根据压电薄膜的压电效应，利用压电薄膜的上下两个电极上聚集的正负电荷量的计算公式(1)：
Q＝A·εσ (1)；
式中，Q为压电薄膜表面输出的电荷量；A为压电薄膜的面积；ε为压电材料介电常数；σ为待测的约束力；通过实时测定外接电路的电荷量的变化可得出压电薄膜的上下表面受到的压力，即实时检测出钢管混凝土柱受到的均匀和非均匀约束力；计算机分析处理压电薄膜的变化的电信号，进而测算出套箍约束力。
采用压电薄膜测量钢管混凝土柱均匀和非均匀约束力的试验
方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
8.5×10-6C，在0.35Nu之前压电薄膜2表面输出的电荷量为零，即约束力接近为0，在0.6Nu时约束力增加到3.46MPa，0.8Nu时约束力达到6.83MPa，0.8Nu时约束力达到9.85MPa，该结果与有限元计算结果进行对比，两者之间变化趋势完全吻合。
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