一种智能结构连接制造技术

本实用新型专利技术涉及一种智能结构连接，其内部设有用于结构连接的智能监测控制装置，该装置设置在结构连接和待连接件之间，所述的智能监测控制装置包括上下叠层连接的传感器单元(1)和驱动单元(2)以及嵌置于所述的传感器单元(1)内的监测控制单元，所述的监测控制单元分别连接传感器单元(1)和驱动单元(2)形成闭合回路。与现有技术相比，本实用新型专利技术具有能实时监控结构连接健康状况并能及时改善结构连接的受力状态等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种结构连接，尤其是涉及一种智能结构连接。
技术介绍
结构连接在基础工程系统中是一种重要的结构成分。结构节点的各种配件对于结构构件、结构系统整体性和结构设计使用功能的实现都起到非常关键的作用。然而，结构连接在承受各种静力动力荷载作用时，可能发生像结构松动、脱层、裂纹和突然疲劳断裂等多种失效形式。此外在结构连接中可能存在的材料和几何非线性更进一步对节点设计提出了挑战。结构连接失效会引起很多种类的基础工程和机械系统的事故，这些系统包括房屋、桥梁、输电塔、船体、飞机、核反应器容器的锚固装置等。2007年在密西西比河上的I-35W钢桁架桥的突然倒塌被认为首先是由螺栓连接板U10的局部失效引起的。1979年Kemper竞技场的屋顶坍塌是由于螺栓连接在动力荷载作用下在其设计承载力的三分之一时失效引起的。1984年通过对全世界范围的涉及疲劳开裂的严重空难事故调查发现固定翼和旋转翼事故的主要起因是螺栓、螺柱和螺钉的失效。我国是一个多地震国家，地震区域分布广阔而分散，地震频繁而强烈。从1900年至今，震级等于或大于8级的强地震已经发生12次之多，其中发生于人烟稠密之处者，损伤惨重，如1976年7月28日的唐山大地震，2008年5月12日的汶川大地震。实际震害的调查表明：作为结构中重要部位的结构连接一旦失效，就会导致结构中力的传递方式发生变化，从而对结构的其它部位抗震性能产生不利的影响，进一步加重结构破坏或震害。以往对结构连接的评估都是采用基于人工的无损检测，这对于大型工程来说是一项既耗时又费力的方法，在突发事件后难以及时获知结构连接的损伤情况。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种能实时监控结构连接健康状况并能及时采取驱动控制的智能结构连接。本技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种用于结构连接的智能监测控制装置，该装置设置在结构连接和待连接件之间，包括上下叠层连接的传感器单元和驱动单元以及嵌置于所述的传感器单元内的监测控制单元，所述的监测控制单元分别连接传感器单元和驱动单元形成闭合回路。所述的传感器单元为传感器垫片，包括垫片基体以及设置在垫片基体同一平面上的压力传感器和温度传感器。所述的垫片基体为圆形，所述的压力传感器和温度传感器均设置两个，两个压力传感器对称设置在垫片基体上下两侧，两个温度传感器对称设置在垫片基体左右两侧，设置的压力传感器和温度传感器能监测结构连接内部轴向和横向激励的能力。所述的压力传感器为高分子聚合陶瓷的压力传感器，所述的温度传感器为高分子聚合陶瓷的温度传感器，高分子聚合陶瓷材料传感器具有极高的压力和温度监测的灵敏性，提高该监测控制装置的精确性。所述的驱动单元包括由上而下依次设置的第一铜电极板、第一硅化橡胶、形状记忆合金、第二硅化橡胶、第二铜电极板、压电材料和第三铜电极板，其中压电材料提供相对较低的控制力但是拥有非常高的宽带频响范围和非常短的响应时间，形状记忆合金可以提供非常高的恢复变形量但是需要较长的响应时间从马氏体转变为奥氏体，两种智能材料的混合驱动可以满足工程结构连接中短期和长期的应用。在智能结构连接中设置的该驱动单元具有多功能驱动特性，达到在不同条件下的驱动效果，满足诸如重量、强度、刚度、动态频响带宽和灵敏度等要求。所述的监测控制单元包括数据采集器、分析处理器、放大器、决策器和反馈器，所述的数据采集器输入端连接传感器单元，输出端依次连接分析处理器、放大器和决策器，所述的决策器分别连接形状记忆合金和压电材料，所述的形状记忆合金和压电材料通过反馈器连接至分析处理器输入端，通过数据采集器及时采集传感器单元的检测数据，进行分析处理，并通过放大器和反馈器指导驱动单元实现对结构连接内部应力的调节，改善结构连接的受力状态，有效避免作为结构中重要节点在疲劳荷载或强震作用下发生脆性破坏，有利于提高工程结构的安全性。该监测控制装置设置多个，每个监测控制装置均设有GPS通信单元，各监测控制装置于通过GPS通信单元与外部监控器连接，采用GPS通信单元进行各监测控制装置与外部监控器的数据通信，及时获知各结构连接的健康状况。一种智能结构连接，该结构连接内部设有一种用于结构连接的智能监测控制装置。与现有技术相比，本技术具有如下优点：(1)在结构连接内设置智能监测控制装置，通过传感器单元进行压力和温度的检测，准确获取结构连接的健康状况，并能及时通过外部监控器实时查看，节省人力物力。(2)设置驱动单元，接收传感器单元监测信息并自动改善结构连接的受力状态，有效避免作为结构中重要节点在疲劳荷载或强震作用下发生脆性破坏，有利于提高工程结构的安全性，实用价值和经济效益高，可广泛适用于建筑、桥梁等土木工程结构的日常使用、及抗震、抗风抗疲劳等设计需要。附图说明图1为本技术智能螺栓连接结构的结构示意图；图2为本技术智能铆钉连接结构的结构示意图；图3为本技术传感器单元的结构示意图；图4为本技术驱动单元的结构示意图；图5为本技术监测控制单元的结构示意图。图中1为传感器单元，2为驱动单元，3为垫片基体，4为压力传感器，5为温度传感器，6为第一铜电极板，7为第一硅化橡胶，8为形状记忆合金，9为第二硅化橡胶，10为第二铜电极板，11为压电材料，12为第三铜电极板，13为数据采集器，14为分析处理器，15为放大器，16为决策器，17为反馈器。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术进行详细说明。实施例如图1～5所示，一种智能结构连接，包括传统的结构连接和设置在结构连接内部的用于结构连接的智能监测控制装置，传统的结构连接有螺栓、铆钉连接方式，本技术基于这两种方式形成了智能螺栓结构连接和智能铆钉结构连接。本技术的一种智能结构连接内的一种用于结构连接的智能监测控制装置，该装置设置在结构连接和待连接件之间，包括上下叠层连接的传感器单元1和驱动单元2以及嵌置于所述的传感器单元1内的监测控制单元，所述的监测控制单元分别连接传感器单元1和驱动单元2形成闭合回路。所述的传感器单元1为传感器垫片，包括垫片基体3以及设置在垫片基体3同一面上的压力传感器4和温度传感器5。所述的垫片基体3为圆形，所述的压力传感器4和温度传感器5均设置两个，两个压力传感器4对称设置在垫片基体3上下两侧，两个温度传感器5对称设置在垫片基体3左右两侧，设置的压力传感器4和温度传感器5能监测结构连接内部轴向和横向激励的能力。所述的压力传感器4和温度传感器5均为高分子聚合陶瓷材料的传感器，高分子聚合陶瓷材料的传感器具有极高的压力和温度监测的灵敏性，提高该监测控制装置的精确性。所述的驱动单元2包括由上而下依次设置的第一铜电极板6、第一硅化橡胶7、形状记忆合金8、第二硅化橡胶9、第二铜电极板10、压电材料11和第三铜电极板12，其中压电材料11提供相对较低的控制力但是拥有非常高的宽带频响范围和非常短的响应时间，形状记忆合金8可以提供非常高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于结构连接的智能监测控制装置，该装置设置在结构连接和待连接件之间，其特征在于，该装置包括上下叠层连接的传感器单元(1)和驱动单元(2)以及嵌置于所述的传感器单元(1)内的监测控制单元，所述的监测控制单元分别连接传感器单元(1)和驱动单元(2)形成闭合回路。

【技术特征摘要】
1.一种用于结构连接的智能监测控制装置，该装置设置在结构连接和待连接件之间，其特征在于，该装置包括上下叠层连接的传感器单元(1)和驱动单元(2)以及嵌置于所述的传感器单元(1)内的监测控制单元，所述的监测控制单元分别连接传感器单元(1)和驱动单元(2)形成闭合回路。
2.根据权利要求1所述的一种用于结构连接的智能监测控制装置，其特征在于，所述的传感器单元(1)为传感器垫片，包括垫片基体(3)以及设置在垫片基体(3)同一平面上的压力传感器(4)和温度传感器(5)。
3.根据权利要求2所述的一种用于结构连接的智能监测控制装置，其特征在于，所述的垫片基体(3)为圆形，所述的压力传感器(4)和温度传感器(5)均设置两个，两个压力传感器(4)对称设置在垫片基体(3)上下两侧，两个温度传感器(5)对称设置在垫片基体(3)左右两侧。
4.根据权利要求2所述的一种用于结构连接的智能监测控制装置，其特征在于，所述的压力传感器(4)为高分子聚合陶瓷的压力传感器，所述的温度传感器(5)为高分子聚合陶瓷的温度传感器。
5.根据权利要求1所述的一种用于结构连接的智能监测控制装...

【专利技术属性】
技术研发人员：单伽锃，欧阳郁汀，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：新型
国别省市：上海;31