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本课题是在国家自然科学基金重点项目“机敏混凝土及其结构”和基金项目“碳纤维智能层的多场耦合机理及其场域诊断”的资助下,以大型结构的长期健康监测为目的,开展树脂基碳纤维智能层的设计及其制作研究,以用于感知结构的变形和损伤,并围绕相关问题进行了探索性的理论分析及大量的实验研究。主要做了以下工作:1.碳纤维毡单调拉伸、循环加载实验,研究碳纤维毡的应变—电阻效应,通过实验结果分析得到其应变灵敏度和传感极限数据结果,以及循环变形下碳纤维毡电阻的变化规律,根据导电通道学说对碳纤维毡的应变—电阻效应进行理论分析。2.对树脂基碳纤维智能层的应变—电阻效应开展了系统的研究:将碳纤维毡铺在树脂中制作成树脂基智能层,通过单调拉伸和循环加载,考察其作为应变传感器的灵敏度、线性、重复性、蠕变、稳定性等传感特性,获得了大量相关的实验数据,并对树脂基智能层的静态传感特性进行了评估。3.开展了树脂基碳纤维智能层传感稳定性研究:通过不同工艺制作的智能层,在不同温度下长时间的电阻输出的测试,以及其在多周期循环静载和动载作用下的电阻输出的测试。考察树脂基碳纤维智能层在不同温度下的零点稳定性,以及它在多周期循环静载和动载作用下的灵敏度稳定性。确定五层碳纤维毡树脂基智能层具有最好的零点稳定性和灵敏度稳定性,适宜对结构进行应变检测,但其灵敏度稳定性仍有待提高。4.开展了树脂基碳纤维智能层的应用研究:在预制有裂纹的玻璃钢板上粘贴树脂基碳纤维智能层,对此构件进行弯曲破坏实验,测试整个过程中智能层的电阻随裂纹张开的变化,确定智能层对裂纹张开的可测范围,推导智能层的电阻变化与裂纹张开之间的关系式。对此构件进行弯曲循环实验,测试可测范围内循环时智能层电阻变化与裂纹张开之间的对应关系。对铺设有树脂基碳纤维智能层的玻璃钢板弯曲循环加载进行有限元模拟,确定实验结果的可信度。