過高的應力和應變會對基礎設施結構造成不可逆的損害。本文將為您解析如何通過監測這兩項關鍵參數，為重要結構提供安全保障。

目前全球各地，道路、橋梁、建筑等基礎設施正面臨日益嚴重的老化問題。日積月累的損耗會導致結構性能退化，直接影響安全與功能性。結構健康監測(SHM)作為基礎設施運維的核心手段，通過持續追蹤應力和應變數據，能夠發現傳統人工檢查難以捕捉的隱患，從而在問題升級前采取干預措施。

工程領域中的應力

是指材料單位面積承受的內力

由外部載荷、壓力或溫度變化引發

常用單位為帕斯卡(Pa)

或磅每平方英寸(psi)

根據作用方式可分為五類

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應變表征材料受力后的形變程度

為無量綱量

計算公式為形變量與原始長度的比值

根據材料恢復能力

分為彈性應變(可逆)

與塑性應變(不可逆)

通過實時監測應力和應變

工程師可精準評估

橋梁、大壩、高層建筑等結構的健康狀況

例如，分析結構在

交通荷載、強風或地震中的響應數據

可提前識別

裂紋擴展、構件偏移或材料疲勞等問題

應變數據尤其能反映結構內部變化

結合材料的應力-應變曲線

(如鋼材與混凝土的典型曲線)

可判斷材料是否處于彈性區間

或已發生塑性變形

例如，某區域應變持續累積后驟降

通常表明裂紋已形成并釋放局部應力

(見下圖)

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結構健康監測中

主流傳感器類型包括：

傳感器采集的原始數據

需結合工程經驗進行解讀

重點關注：

彈性與塑性形變界限

判斷結構損傷是否可修復

裂紋擴展趨勢

局部應變突增區域

可能預示結構失效風險

超負荷預警

應力值突破設計閾值時

需啟動應急預案

通過SCADA系統或數據采集器

可實現自動化監測與實時預警

大幅提升響應效率