Page 48 - 无损检测2025年第四期

张 茹，等：

基于压电阻抗技术的工字形钢梁局部损伤识别方法

表1 PZT-5H压电片的电场参数
性能参数 参数值

弹性矩阵/Pa

压电常数/（C·N ）
-1
 1 730 0 0 
相对介电常数   0 1 730 0  
  0 0 1 730  
应 [13-14] ，将1 V的电压施加到PZT片的顶表面，PZT 2.2 有限元计算结果分析
片的底表面接地。研究类型为频域研究，设置频率 通过迭代计算，确定损伤定位的有效特征频
为1~500 kHz，获得PZT 1~8在工况1下的导纳曲 段[f ，f ]为356~366 kHz，此时导纳信号与损伤距离
线（见图 4）。由图 4 可见，导纳信号与损伤位置和 1 2
d具有显著的线性关系，拟合曲线如图6所示。确定
损伤程度之间均存在相关性，随着PZT片与损伤 损伤定量的有效特征频段[f ，f ]为311~321 kHz，导
间距离的增大，电导呈整体减小趋势，说明PZT片 3 4
纳信号与损伤长度l之间的线性特征明显，拟合曲线
距离损伤越近，电导变化越敏感。PZT 1在不同损
如图7所示。
伤工况下的接收信号如图 5 所示，可见，伴随损伤
加剧，电导幅值轻微升高，说明工字形钢梁损伤导
致了结构刚度降低，共振频率轻微降低导致了阻抗
降低。

图 6 频率为 356~366 kHz 时， R 1 与 d 的关系曲线

图 4 PZT 1~8 在工况 1 下的电导信号

图 7 频率为 311~321 kHz 时， R 2 与 l 的关系曲线
3 试验验证

3.1 试验方案
图 5 PZT 1 在不同工况下的电导信号 试验中试件的尺寸与损伤特征，PZT片的布置

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2025 年 第 47 卷 第 4 期
无损检测