تحلیل سلامت سازه براساس امپدانس الکترومکانیک مواد پیزوالکتریک

آشکارسازی سلامت سازه در حین سرویس دهی باعث کاهش هزین? تعمیر و نگهداری، افزایش زمان بهره وری و قابلیت اطمینان می شود. شناسایی عیوب براساس امپدانس سازه یکی از روش های آشکارسازی سلامت سازه است که مقدار آن در هر نقطه به هندسه و خواص مواد وابسته است. با توجه به مشکلات اندازه گیری مستقیم امپدانس مکانیکی سازه در حین سرویس دهی، لایه های پیزوالکتریکی به سازه متصل می شود و امپدانس الکترومکانیکی آنها اندازه گیری می شود. این تحقیق روشی برای شناسایی عیوب براساس امپدانس الکترومکانیکی سازه ارائه می دهد. ابتدا روش اجزای محدودی برای محاسب? امپدانس الکترومکانیکی مبدل های پیزوالکتریکی متصل به سازه ارائه می شود و امپدانس الکترومکانیک برحسب هندسه و خواص مواد تشکیل دهند? مبدل پیزوالکتریک و سازه تعیین می شود. پاسخ الکترومکانیک لایه های پیزوالکتریک براساس رفتار ناهمسانگرد خطی آنها تعیین می شود و اثر کوپل میدان تغییر شکل و میدان اختلاف پتانسیل در تحلیل آنها در نظر گرفته می شود. پس از صحه گذاری این روش با مقایس? نتایج آزمایشگاهی و مدل های تحلیلی پژوهشگران پیشین، این روش برای تعیین امپدانس مبدل های پیزوالکتریک متصل به ساز? سالم و معیوب استفاده می شود و شاخصی برای ارزیابی سلامت سازه محاسبه می شود. نتایج تحلیل نشان می دهد مقدار این شاخص نسبت به عیوب هندسی بسیار کوچک در مقایس? با ابعاد سازه حساس است. فرکانس های تشدید الکترومکانیک نیز با این روش تعیین می شود که مقایس? آنها در ساز? سالم و معیوب نشان می دهد مقدار فرکانس های تشدید نسبت به خواص سازه بسیار حساس است. آرایشی از مبدل های پیزوالکتریک برای تعیین موقعیت هندسی عیوب در سازه استفاده می شود و با شبیه سازی امپدانس هر یک از مبدل ها و محاسب? شاخص نشان داده می شود فاصل? عیوب نسبت به مبدل تأثیر قابل توجهی بر تغییر امپدانس الکترومکانیک دارد که به عنوان معیاری برای تعیین موقعیت عیوب سازه استفاده می شود. کلی? پارامترهای موثر بر عملکرد این روش آشکارسازی سلامت سازه تحلیل می شود و مقدار بهین? آنها براساس هندسه و خواص سازه و لایه های پیزوالکتریک تعیین می شود.