[01246823]基于智能材料传感的建筑工程结构健康评价体系研究

“基于智能材料传感的建筑工程结构健康评价体系研究”是天津市科委于2007年批准立项的科技支撑重点项目。

本项目通过在建筑工程结构健康监测及其评价研究领域引入以PZT为基体的NiTiSMA/PZT复合智能材料并借助该材料优越的力学与力—电传感特性而构建起基于智能材料传感的建筑工程结构健康监测系统，为解决目前倍受国际关注的建筑工程结构，特别是桥梁等大型建筑工程结构在服役及发生自然灾害时的健康状态这一难题提供了方案。

成果：使用模具控制，采用磁控溅射法在PZT基体上沉积出不连续结构NiTi SMA薄膜；研制出主体为表面复合有不连续结构NiTi SMA薄膜的PZT材料的传感器；构建起了基于智能材料传感的建筑梁结构裂纹状态健康监测体系：该系统中的传感器为表面复合有不连续结构NiTiSMA薄膜的PZT材料传感器，响应范围处于半径800mm的范围，反应速度在毫秒级，响应频率在0～1000赫兹；提出了基于智能材料传感的建筑工程结构裂纹损伤健康状态评价机制：通过对表面复合有不连续结构NiTiSMA薄膜PZT材料传感器输出信号进行频谱分析，得出结构的激励响应特征频率，借此分析响应特征频率变化判断结构的健康状况所研制的NiTiSMA/PZT复合智能材料传感器，不仅综合了NiTiSMA与PZT两种功能材料的优势，且能克服铁电陶瓷传感器不能承受冲击与光纤传感器测试系统复杂的不足；借助NiTiSMA/PZT复合智能材料传感器的特性，以分析NiTiSMA/PZT复合智能材料传感响应特征表征工程结构的健康状态可以避免诸如人工神经网络方法的局限。

成果在力—电传感器制造、桥梁、水坝、高速公路及高层建筑等的运营监测等方有广泛用途。