一、簡(jiǎn)介：   

　　結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)與檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室是我所2009年新建的關(guān)于結(jié)構(gòu)損傷分析方面的試驗(yàn)研究機(jī)構(gòu)。其主要專業(yè)特長(zhǎng)為：利用監(jiān)測(cè)和檢測(cè)手段獲取結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)態(tài)響應(yīng)信號(hào)及環(huán)境信息，結(jié)合對(duì)結(jié)構(gòu)力學(xué)特性的綜合分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部損傷程度與分布狀況的實(shí)時(shí)在線評(píng)估。它作為力學(xué)方面的新的學(xué)科增長(zhǎng)點(diǎn)，在研究?jī)?nèi)容方面涉及了固體力學(xué)、結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)、損傷力學(xué)等學(xué)科共同關(guān)注的前沿領(lǐng)域，在技術(shù)方面吸納了傳感器設(shè)計(jì)、利用與信號(hào)采集、處理與分析技術(shù)的綜合結(jié)晶，與傳統(tǒng)的損傷檢測(cè)技術(shù)相比具有在線、動(dòng)態(tài)、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與控制的功能優(yōu)勢(shì)；作為服務(wù)于工程應(yīng)用的新技術(shù)，將在工程結(jié)構(gòu)安全管理、降低結(jié)構(gòu)安全維護(hù)成本，減少結(jié)構(gòu)運(yùn)行與建造費(fèi)用，預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)老化狀態(tài)以及減災(zāi)、防災(zāi)方面發(fā)揮不可替代的重要作用。同時(shí)鑒于SHM實(shí)驗(yàn)室在結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)和疲勞、斷裂力學(xué)分析與試驗(yàn)研究方面的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，它自然肩負(fù)了結(jié)構(gòu)振動(dòng)試驗(yàn)、分析與控制和結(jié)構(gòu)疲勞斷裂分析與壽命評(píng)估等方面的研究任務(wù)以及解決與該領(lǐng)域相關(guān)的工程實(shí)際問題的職責(zé)。

二、基本設(shè)備概況：  

　　本實(shí)驗(yàn)室已初步建立起一套基本的結(jié)構(gòu)健康檢測(cè)與監(jiān)測(cè)試驗(yàn)設(shè)備，組成如下：

1、模擬加載裝置

　?。?）試驗(yàn)件固定與加載基礎(chǔ)：由承載能力為150T的剪力墻和鋼質(zhì)T型槽基礎(chǔ)以及加載支架聯(lián)合組成。

　?。?）單點(diǎn)或多點(diǎn)（頻率范圍5—2000HZ）電磁式振動(dòng)激勵(lì)與控制系統(tǒng)。包括SD2400型振動(dòng)激勵(lì)與控制設(shè)備，YE5874A型功率放大器及YE5872型功率放大器各二臺(tái)，JZK—50型（激振力500N）、JZK—20型（激振力200N）及JZK—10型（激振力100N）振動(dòng)激勵(lì)器各二臺(tái)

　?。?）LBT—100型微機(jī)控制電液伺服多點(diǎn)協(xié)調(diào)加載結(jié)構(gòu)疲勞試驗(yàn)機(jī),行程±100mm，頻率范圍0—50HZ，作動(dòng)力為100KN和40KN。以上設(shè)備可進(jìn)行正弦、隨機(jī)以及波形預(yù)設(shè)等多類型激勵(lì)，從而可進(jìn)行地震力、波浪力、海冰力、路面譜等多種載荷及常規(guī)振動(dòng)模擬和SHM試驗(yàn)。

2、測(cè)量設(shè)備    

　　測(cè)量設(shè)備按光電測(cè)量為一體，接觸測(cè)量與非接觸測(cè)量相結(jié)合的原則進(jìn)行配置，可進(jìn)行力、應(yīng)變、位移、速度、加速度等多種力學(xué)參量及溫度等物理量的測(cè)試。主要測(cè)量設(shè)備有：

　?。?）加速度傳感器，總數(shù)量68只，包括通用型、高溫型、低頻高靈敏度型及三向合一型等不同功能的傳感設(shè)備。

　?。?）力傳感器20只。

　?。?）非接觸式位移傳感器20只。

　?。?）多通道動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀。

　?。?）光纖Bragg光柵（FBG）波長(zhǎng)解調(diào)儀，波長(zhǎng)分辨率1PM，采樣頻率250HZ。

　?。?）錘擊式?jīng)_擊力測(cè)量設(shè)備。

　?。?）激光測(cè)振設(shè)備。

3、數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備（36通道）及分析軟件。  

　　DASP－V10數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)，其中的PXI－4472B采集器為8通道并行，24位AD，最高采樣頻率可達(dá)102.4KHZ；分析軟件中包括基本模態(tài)測(cè)量分析及polyLSCF，EFDD/PPM/PZM等模塊。 

三、基本功能及當(dāng)前所從事的研究工作：   

1、基本功能

　?。?）依據(jù)已有的加載、測(cè)量及分析設(shè)備的支持，可針對(duì)大尺度的縮比構(gòu)件或小型構(gòu)件通過(guò)模態(tài)分析等方法及計(jì)算機(jī)反演的途徑，對(duì)構(gòu)件的損傷進(jìn)行初步的識(shí)別分析，給出損傷程度和分布狀況。

　　（2）通過(guò)錘擊法及多點(diǎn)激勵(lì)法測(cè)量小型結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的模態(tài)。

　?。?）應(yīng)用現(xiàn)有測(cè)量設(shè)備可進(jìn)行大中型結(jié)構(gòu)、動(dòng)力機(jī)械或設(shè)備的振動(dòng)狀態(tài)測(cè)量與分析，實(shí)施有效的振動(dòng)控制。

　?。?）借助FBG傳感技術(shù)或應(yīng)變測(cè)試技術(shù)進(jìn)行構(gòu)件的應(yīng)變模態(tài)試驗(yàn)分析。 

四、進(jìn)一步規(guī)劃：  

　　在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，SHM實(shí)驗(yàn)室將在現(xiàn)有基礎(chǔ)上以發(fā)展的角度作出下述相關(guān)內(nèi)容的進(jìn)一步規(guī)劃。

　　1、 以大比尺結(jié)構(gòu)縮比模型和真實(shí)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件為研究對(duì)象，為SHM研究工作的開展提供完善的綜合型實(shí)驗(yàn)條件。在加載方面逐步實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)激勵(lì)的實(shí)時(shí)同步控制，在測(cè)量方面實(shí)現(xiàn)聲、光、電的綜合同步測(cè)量。以求多角度地采集與結(jié)構(gòu)損傷相關(guān)的各類物理參量，為損傷的評(píng)估分析提供充分、多樣的信息。

　　2、 加強(qiáng)損傷識(shí)別的分析研究工作，提高信號(hào)識(shí)別技術(shù)和反演分析的理論水平，系統(tǒng)研究結(jié)構(gòu)在服役過(guò)程中的損傷演化規(guī)律、破壞路徑及前兆等。

　　3、 在逐步完善的SHM試驗(yàn)裝置功能及理論分析水平的基礎(chǔ)上大力促進(jìn)力學(xué)所結(jié)構(gòu)力學(xué)、損傷力學(xué)、實(shí)驗(yàn)力學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展，為之提供關(guān)鍵的實(shí)驗(yàn)裝備和數(shù)據(jù)。

　　4、 借助現(xiàn)有大型計(jì)算軟件，逐步建立相關(guān)的結(jié)構(gòu)損傷分析和評(píng)估軟件系統(tǒng)，以多種信息為基礎(chǔ)進(jìn)行結(jié)構(gòu)的安全預(yù)警和失效預(yù)測(cè)研究。

　　5、 結(jié)合國(guó)家重大工程建設(shè)項(xiàng)目開展服務(wù)于結(jié)構(gòu)工程設(shè)計(jì)與運(yùn)行安全的試驗(yàn)分析研究，如海洋工程中的振動(dòng)監(jiān)測(cè)與控制，飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高許用值設(shè)計(jì)，飛機(jī)關(guān)鍵部件的疲勞分析與檢測(cè)，大型橋梁損傷識(shí)別與壽命評(píng)估等。

　　6、為力學(xué)所參與承擔(dān)的新型戰(zhàn)機(jī)預(yù)研、高超聲速飛行器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、新型海洋平臺(tái)設(shè)計(jì)等研究與應(yīng)用提供先進(jìn)的技術(shù)手段。

　　7、 實(shí)驗(yàn)室向全國(guó)工程和研究界開放，承接SHM及結(jié)構(gòu)力學(xué)實(shí)驗(yàn)與分析任務(wù)。通過(guò)模擬試驗(yàn)分析與工程實(shí)際相結(jié)合，使SHM分析技術(shù)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，進(jìn)一步在土木、航空、航天、海洋領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

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