压电智能梁的阻抗分析与损伤识别

摘要

压电陶瓷具有正、逆压电效应,可以用作自驱动传感器.该文对表面粘贴有单片压电陶瓷的压电智能钢梁进行了阻抗分析.讨论了单压电片驱动下钢梁的纵向振动和弯曲振动,得到了压电智能梁的机械阻抗.介绍了压电片与基梁的机电耦合作用及基于压电阻抗技术的结构损伤识别机理.以两端自由钢梁为例对压电智能梁的压电阻抗进行了数值与实验验证,结果表明数值计算结果与实验结果基本相符.利用压电阻抗技术对两端自由的裂纹钢梁进行了损伤识别实验研究,实验结果发现,裂纹的出现引起高频段压电阻抗实部和虚部曲线出现了明显的变化;随着裂纹尺寸的增大,曲线谐振频率和反谐振频率逐渐减小.由此可见,通过测量钢梁损伤前后压电陶瓷片的电阻抗变化能够识别梁中的裂纹损伤.