机械工程与力学学院沈君瑶老师在智能裂缝监测领域取得新进展

近日，我校机械工程与力学学院在智能裂缝监测领域取得新进展。相关研究成果以《面向结构损伤监测的摩擦电–电阻混合双模式事件触发裂缝传感器》（Adual-modeevent-triggeredcracksensorbased on atriboelectric-resistivehybridmechanism forstructuraldamagemonitoring）为题，发表在国际知名学术期刊《化学工程杂志》（Chemical Engineering Journal，中科院一区TOP期刊，IF=12.5）上。机械工程与力学学院沈君瑶老师为论文第一作者，徐杰老师与清华大学程嘉教授为论文共同通讯作者，我校为论文第一完成单位。

双模式事件触发裂缝传感器的结构与工作机制示意图

裂缝的产生与扩展会显著影响桥梁、隧道、建筑和管道等工程结构的承载能力与服役安全，及时识别裂缝扩展事件并准确获取裂缝宽度具有重要意义。传统裂缝传感器通常需要连续或周期性采集信号，长期运行能耗较高；摩擦电传感器虽然能够自主感知动态裂缝变化，但在裂缝停止扩展后难以直接获得静态裂缝宽度。如何兼顾裂缝扩展事件的及时检测、裂缝宽度的准确测量与监测系统的低功耗运行，是结构健康监测领域面临的重要问题。

触发式摩擦电单元多连杆机构几何模型与基本性能

针对上述问题，研究团队提出了一种基于摩擦电与电阻混合机制的双模式事件触发裂缝传感器。当裂缝发生扩展时，多连杆机构放大裂缝引起的微小位移，并驱动摩擦电单元产生瞬态信号，以按需启动电阻测量电路；柔性电阻感知单元则用于定量测量裂缝宽度，监测平台进一步实现裂缝状态显示与异常报警。该研究将动态裂缝事件检测与静态裂缝宽度测量有机结合，为工程结构的长期、低功耗智能健康监测提供了新思路。研究工作得到国家自然科学基金项目和我校青年教师科研项目支持。