采 用有 限元 软件 ANSYS分 析 了尺 寸 、电压 电极 间距 和表 面粗糙 度 对 镍 粉 水 泥基 传 感 器与 其周 围混凝土应力／应变协调性 的影响，进 而对该传感器的制作参数进行 了优化 ，并对优化传 感器 埋入混凝土后其 自身及周围混凝土的受力状 态进行 了分析．结果表 明：镍粉水泥基传感器的合适 尺 寸为 20mm×20mm×40mm，电压 电极 间距 为 5mm，并尽 量使 其表 面粗 糙 ；镍 粉 水 泥基 传 感 器 埋入 混凝 土 中的 受力状 态近 似 于单轴 受 力状 态 ，其 与周 围混凝 土 的应 力差 别较 大 ，应 变基本 协 调 ， 将 其应 用于 混凝 土结构健 康监 测 时 需对测 试结果 进行修 正 ． 关键词 ：镍粉水泥基传感器；应变协调 ；制作参数 ；受力状态；数值计算 中图分 类号 ：TB381 文献标 志码 ：A doi：10．3969／j．issn．1007—9629．2015．04．003 Force AnalysisofSelf-sensing Cem ent—Based Sensors Em bedded in Concrete WA NG Yunyang ， X UE Changxi ， D IN G Siqi ， ZH AN G Chenyu ， HA N Baoguo (1．SchoolofCivilEngineering，DalianUniversityofTechnology，Dalian116024，China； 2．QingdaoBeiyangDesignGroupCo．，Ltd．，Qingdao266000，China) Abstract：In orderto optimizetheparameters ofthenickelpowder—filled cem ent-based sensors。effectof size，electrodeseparationandsurfaceroughnessofsensorsonstress／straincompatibilitybetweensensors and theirsurrounding concretewasinvestigated with finiteelementsoftwareANSYS． Thestressstatesof the optimized nickelpowder——filled cement—-based sensorsand theirsurrounding concretewasanalyzed when the sensorsembedded in concrete．Theresults show thatthe suitablesizeand electrodeseparation ofthe sensorsare 20mm X 20mm × 40m m and 5m m respectively．The surfaceofsensors should be asrough as possible．Thesensorsarenearlysubjectedtoauniaxialstressstatewhentheyareembeddedinconcrete． The stressesofthesensorsand theirsurrounding concretearequitedifferent，A sthestrainiscompatible， thetesting resultsofsensorsneed to bem odified forensuringtestaccuracy when thesensorsareused for health monitoring ofconcretestructures． Keywords：nickelpowder—filled cement—based sensor；strain compatibility；making parameter；stressstates； numericalsire1Iiation 自感 知水 泥基 材料 是在 普通水 泥 基体 材料 中添 加功能组分制备而成 ，在外力的作用下，其 内部微观 结 构发 生变 化 ，会 导 致 其 电学 性 能 发 生有 规 律 的变 化．因此 ，可通 过测试 自感 知水 泥基 材 料 的电学 性 能 变化 来对 混凝 土结 构 的应 力 ／应变 、裂 缝或损 伤进 行 监测 引．由于 自感知 水泥 基材 料与 混凝 土 有着 天 然

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