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故障感知:检测桥梁、道路隐藏损伤的新方法

通过特拉华大学|2016年7月8日

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地震和飓风等衰老,恶化和极端事件可以在道路,桥梁和其他结构上造成损失。由于损坏和缺陷通常是隐形的,搜索适用于能够监控结构健康并警告其所有者对潜在问题甚至即将发生的灾难性故障的系统。

几年前,埃里克·伦森森和托马斯·舒马赫,兼临近特拉华大学复合材料中心的附属教师,开始探讨碳纳米管复合材料作为结构的“智能皮肤”。

现在,它们通过添加了另一种称为电阻抗断层扫描(EIT)的技术改进了这种方法,该方法使用表面电极测量来产生材料或结构的电导率的图像。虽然自20世纪80年代以来EIT被用作非侵入性医学成像技术,但它在很大程度上被结构健康监测界忽略了。

UD团队的开发新方法,将EIT应用于分布式的基于碳纳米管的传感器,以发表在的纸张记录无损评估杂志6月。

“虽然用人carbon-nanotube-based复合材料作为传感器的可行性进行验证,典型的方法是使用一系列一维测量收集从一个二维传感区域,“Thostenson说的专长在于加工和表征复合材料传感器的应用。“问题是,这将可能的损害位置限制在测量的网格点上。另一方面,EIT是一种真正的二维算法。”

这种纳米管复合传感器几乎可以粘在任何形状上,以检测损伤并显示其在材料或结构中的位置。它的其他优点是机械坚固,电性能各向同性,或在各个方向上都是相同的。

For Schumacher, a structural engineering researcher who envisions using the technique on in-service structures, major benefits of the new sensing technique are that it can be scaled up and that it is relatively inexpensive, as it doesn’t require a large quantity of carbon nanotubes.

最近的论文记录了该团队对该方法的初步评估,首先介绍了明确定义的损伤,然后调查了更现实的损伤场景,以展示该方法检测复合材料层合板冲击损伤的能力。然后将得到的EIT图与肉眼检查和红外摄像机拍摄的热图进行比较。

Schumacher说:“尽管我们确实遇到了一些问题,比如裂缝的大小被高估了,形状也没有很好地呈现出来,但总的来说,我们的EIT方法能够在红外热像仪发现裂缝之前很好地检测到损伤的开始。”“我们正在对EIT算法进行改进,以提高其准确性。在那之后,我们计划在实验室中演示它,目的是扩大它的规模,以便未来监测真实的结构。”


了下:M2M(机器对机器)


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