| 摘要 | 第4-5页 |
| ABSTRACT | 第5-6页 |
| CHAPTER 1 INTRODUCTION | 第10-14页 |
| 1.1 Motivation and Background | 第10-11页 |
| 1.2 Objectives and Scope | 第11-12页 |
| 1.3 Organization of thesis | 第12-14页 |
| CHAPTER 2 LITERATURE REVIEW | 第14-36页 |
| 2.1 Introduction | 第14页 |
| 2.2 Structural Health Monitoring (SHM) of civil infrastructures | 第14-16页 |
| 2.3 Conventional techniques of Structural Health Monitoring (SHM) | 第16-19页 |
| 2.3.1 Vibration-based SHM techniques | 第16页 |
| 2.3.2 Static response-based techniques | 第16-17页 |
| 2.3.3 Dynamic response-based techniques | 第17-18页 |
| 2.3.4 Local SHM techniques | 第18-19页 |
| 2.4 Techniques using smart systems/structures concepts for SHM | 第19-22页 |
| 2.4.1 Smart structure | 第20-21页 |
| 2.4.2 Smart materials | 第21-22页 |
| 2.4.3 Components of Smart System | 第22页 |
| 2.4.4 Potential applications of smart systems in civil engineering | 第22页 |
| 2.5 Structural Health Monitoring (SHM) with Piezoelectricity and Piezoelectric materials | 第22-29页 |
| 2.5.1 History of piezoelectricity | 第22-23页 |
| 2.5.2 Constitutive piezoelectric relations | 第23-27页 |
| 2.5.2.1 Piezoelectric directions and coefficients | 第23-24页 |
| 2.5.2.2 Basic piezoelectric equations | 第24-27页 |
| 2.5.3 Type of piezoelectric materials | 第27-29页 |
| 2.5.3.1 Piezoceramics | 第27-28页 |
| 2.5.3.2 Piezopolymers | 第28-29页 |
| 2.6 Damages detection methods based on piezoelectric material | 第29-36页 |
| 2.6.1 Development of Lamb wave propagation method | 第29-31页 |
| 2.6.2 Development of Electromechanical Impedance (EMI) method | 第31-36页 |
| CHAPTER 3 ELECTROMECHANICAL IMPEDANCE (EMI) METHOD | 第36-48页 |
| 3.1 Introduction | 第36页 |
| 3.2 Principle and formula derivation | 第36-38页 |
| 3.3 PZT-Structure Interaction | 第38-40页 |
| 3.4 Parameters of the Electromechanical Impedance Method | 第40-43页 |
| 3.4.1 Frequency Ranges | 第40页 |
| 3.4.2 Sensing Region | 第40-41页 |
| 3.4.3 Damage Assessment | 第41-43页 |
| 3.5 Electromechanical Admittance measurement | 第43-45页 |
| 3.5.1 Measurement using impedance analyzer | 第43-44页 |
| 3.5.2 Calculation using ANSYS software | 第44-45页 |
| 3.6 Advantages of EMI Technique | 第45-47页 |
| 3.7 Limitations of EMI Technique | 第47-48页 |
| CHAPTER 4 NUMERICAL SIMULATION | 第48-70页 |
| 4.1 Introduction | 第48页 |
| 4.2 Typical description and detail models of steel-concrete composite beam | 第48-53页 |
| 4.2.1 Steel beam | 第49页 |
| 4.2.2 Concrete slab | 第49-51页 |
| 4.2.2.1 Effective cross section | 第50页 |
| 4.2.2.2 Depth of concrete slab hc | 第50-51页 |
| 4.2.3 Shear studs | 第51-53页 |
| 4.2.3.1 Shear force to be transferred by connectors | 第52页 |
| 4.2.3.2 Resistance of studs PRk | 第52页 |
| 4.2.3.3 Number of shear stud connectors | 第52-53页 |
| 4.2.3.4 Spacing of shear studs in the beam section | 第53页 |
| 4.2.3.5 Spacing of end studs | 第53页 |
| 4.3 Finite Element analysis | 第53-66页 |
| 4.3.1 General modeling of steel-concrete composite beam | 第54-63页 |
| 4.3.1.1 Element type | 第54-57页 |
| 4.3.1.2 Real constants | 第57-58页 |
| 4.3.1.3 Element Properties | 第58-59页 |
| 4.3.1.4 Modeling of the beam | 第59-60页 |
| 4.3.1.5 Meshing of beam | 第60-61页 |
| 4.3.1.6 Shear key modeling | 第61-62页 |
| 4.3.1.7 Loads and boundary condition | 第62-63页 |
| 4.3.2 Static analysis of the steel-concrete composite beam | 第63-66页 |
| 4.4 Harmonic analysis | 第66-70页 |
| 4.4.1 Calculation procedures | 第66-67页 |
| 4.4.2 FE model of steel-concrete composite beam | 第67页 |
| 4.4.3 FE model of PZT patch | 第67-70页 |
| CHAPTER 5 RESULTS AND DISCUSSIONS | 第70-90页 |
| 5.1 Introduction | 第70页 |
| 5.2 Influence of damage distance s or/and damage depth d to the PZT patches basedon the real part of PZT admittance | 第70-81页 |
| 5.2.1 Case 1: Damage in concrete slab | 第70-74页 |
| 5.2.2 Case 2: Shear Stud and concrete slab debonding | 第74-78页 |
| 5.2.3 Case 3: Steel beam and concrete slab debonding | 第78-81页 |
| 5.3 Qualitative analysis of the impact of law under different conditions by RMSD | 第81-90页 |
| 5.3.1 Case 1: Damage in concrete slab | 第82-84页 |
| 5.3.2 Case 2: Shear Stud and concrete slab debonding | 第84-86页 |
| 5.3.3 Case 3: Steel beam and concrete slab debonding | 第86-90页 |
| CHAPTER 6 CONCLUSION AND RECOMMENDATIONS | 第90-94页 |
| 6.1 Summary of research work | 第90页 |
| 6.2 Conclusion | 第90-91页 |
| 6.3 Recommendations for further research | 第91-94页 |
| REFERENCES | 第94-104页 |
| ACKNOWLEDGEMENTS | 第104页 |
