Tema: Electroquimica

Abstracto

La técnica de impedancia electromecánica (EMI), que utiliza piezoeléctrico titanato zirconato de plomo cerámica (PZT) sensores, se ha aplicado con éxito a la vigilancia de la salud estructural. Electromecánico (EM) Admisión Convencionalmente, (la inversa de la impedancia) se utiliza para diagnosticar daño estructural. Sin embargo, el estudio de la utilización de la técnica de EMI para evaluar directamente las variaciones de las propiedades mecánicas estructurales causados ​​por el daño sigue siendo necesario. En este estudio, una técnica innovadora EMI utilizando las impedancias mecánicas unidos (UMI) del sensor PZT y la estructura de acogida se deriva primero teóricamente. A continuación, la técnica se aplica al estudio experimental que implica el seguimiento de una viga de acero con daños por corrosión. La entrada EM se mide con dos sensores de PZT unido a la superficie en diferentes momentos. Posteriormente, la sensibilidad de la UMI se investigó mediante la comparación con la admisión EM. Por último, también se discute la gravedad de los daños por corrosión. Los resultados indican que UMI es más sensible a los daños por corrosión de EM admisión. Por lo tanto, la técnica innovadora EMI es eficaz en la salud estructural de acero de monitoreo.

Palabras clave

• Técnica (EMI) de impedancia electromecánica;
• PZT;
• Impedancia mecánica Unidas(UMI);
• Electromecánica (EM) admisión

1. Introducción

Vigilancia de la salud estructural (SHM) está ganando importancia en la prevención de la falla prematura de estructuras tales como las plataformas marinas, presas, puentes y edificios subterráneos. Las piezas de acero de estas estructuras a menudo se enfrentan a riesgos de seguridad, ya que fácilmente se corroen en entornos hostiles. El daño por corrosión en el acero es un proceso químico complejo que a menudo comienza con la penetración de humedad o de remojo directa. A continuación, se desarrolla con la expansión de volumen y pérdida de resistencia mecánica. Por lo tanto, el acero se deteriora e incluso encaje, lo que representa una amenaza para la seguridad estructural.Por lo tanto, el seguimiento de manera efectiva el desarrollo de daños por corrosión puede impedir estructuras de fracaso abrupto. Este trabajo propone una innovadora técnica de impedancia electromecánica (EMI) que presenta una alta sensibilidad para el seguimiento del proceso de daños por corrosión. Esta técnica difiere de la técnica convencional que utiliza EMI electromecánico (EM) admitancia (la inversa de la impedancia) para diagnosticar daños en las estructuras.

La técnica EMI es un método de evaluación no destructiva (NDE) que se está desarrollando en SHM porque es modelo libre, así como que se caracteriza por la detección de alta frecuencia y una respuesta rápida [1]. Esta técnica se basa en el seguimiento de EM admisión variaciones causadas por daños estructurales en el sistema de actuador impulsado por PZT porque las mediciones de impedancia mecánica estructurales son difíciles de obtener. Liang et al. [2] propuso por primera vez el modelo teórico unidimensional de esta técnica, que muchos otros investigadores aplicaron posteriormente a varias detecciones de daños estructurales [3], [4], [5], [6], [7], [8]  y  [9].El proceso de detección de daños por corrosión de acero estructural también ha sido investigado. Visalakshi et al. [10] observó a través de experimentos que la técnica EMI era útil para el seguimiento de los daños por corrosión en una barra de refuerzo desnudo. Yang et al. [11] estudió el desarrollo de la corrosión local en una viga de acero y se describe la sensibilidad de EM admisión en la detección de daños por corrosión.Park y el parque [12] llevaron a cabo un estudio experimental sobre el seguimiento de forma inalámbrica los daños por corrosión en estructuras metálicas y se cuantificaron las áreas de daño mediante el uso de la técnica de EMI. Estos estudios de evaluación de daños estructurales en base al ingreso EM primas procedentes de sensores PZT.

En lugar de EM admisión, Bhalla et al. [13]  y  [14] descompone el "activo" componente de firma del EM admisión y lo aplicó para diagnosticar un prototipo RC puente e identificación estructural de hormigón. Se encontró que las firmas activos exhiben el daño capturado de una manera más prominente. Las aplicaciones similares de la firma activa se llevaron a cabo con la condición de monitoreo de los huesos [15] y la estructura de celosía [16]. De manera más específica, el presente trabajo propone una técnica EMI innovadora que utiliza las impedancias mecánicas unidos (UMI) del sensor PZT y la estructura de acogida para diagnosticar daños por corrosión estructural de acero.Utilizando la técnica basada en UMI se propone en base a las siguientes consideraciones: (1) la impedancia mecánica estructural está directamente relacionada con las propiedades estructurales (masa, rigidez, amortiguamiento, y así sucesivamente) y cualquier daño puede causar variaciones en la impedancia mecánica del huésped estructura. Por lo tanto, el uso de la impedancia mecánica reflejaría directamente las variaciones de las propiedades estructurales. (2) El daño a la estructura no sólo afecta a la impedancia mecánica de la estructura de acogida, sino también afecta a la de los sensores de PZT porque los sensores están unidos a la estructura de acogida como un sistema integrado. En comparación con el ingreso EM primas procedentes de sensores PZT, UMI refleja más directamente las variaciones genuinas de propiedades dinámicas estructurales causados ​​por el daño. También evalúa por completo el efecto de daño en la estructura de acogida, lo que beneficia la evaluación exacta de los daños estructurales.

En comparación con la línea base, los desplazamientos verticales y laterales de la medición parcela admisión EM indican que se produce daño a las estructuras [17]. Estos cambios se utilizan como un indicador cualitativo en la técnica de EMI. Del mismo modo, este trabajo calcula los cambios de frecuencia de UMI picos curva de resonancia para indicar el desarrollo de la corrosión cualitativamente. La evaluación cuantitativa de los daños se hace a menudo usando un daño escalar métrica [18]. Sun et al. [3] presentó un algoritmo estadístico llamado la raíz cuadrada media desviación (RMSD). Raju et al. [19]propuso otro daño escalar métrica se refiere correlación como cruz. Ayres et al. [20]desviación relativa propuesto y Zagrai et al. [21] propuesto desviación media absoluta porcentual. El RMSD se adopta en este estudio, ya que es la más robusta entre los índices anteriores.

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