d36压电晶片激发管中导波的特性研究

摘要

管结构在土木、机械和航天等工程领域有着广泛的应用，管结构的损伤与破坏会导致的严重的经济损失甚至人员伤亡。对管结构的损伤识别和健康监测可保障其安全性、完整性与耐久性。基于超声导波的损伤识别方法已被证明其有效性。其中水平剪切导波由于无频散、反射时无模态转换等优势成为长距离检测的首选。本文主要对基于d36型压电晶片在管结构中激发的超声导波的特性进行研究，主要内容如下：
　　首先给出了管中导波的相关理论，包括纵向轴对称与非轴对称导波和环向类导波的频散方程和频散曲线，并分析了相关典型模态的波结构。给出了非对称激励下导波的位移响应分析。同时，介绍了d36压电晶片的材料特性与激励的导波的特征。
　　其次，由于d36压电晶片在激发扭转波的同时也会激发纵波和弯曲波，加之管中导波传播的复杂性。本文采用d36晶片作为导波换能器，对在管结构中激发和接受的导波进行了有限元模拟，得到了不同d36压电晶片配置下，不同模态导波的传播方向、幅值大小和衰减等规律。
　　最后，对d36压电晶片作为换能器在铝管上激发和接收导波进行了试验研究。主要研究了非对称和对称激励下各模态导波的特征、导波幅值的调频特征、沿环向的分布特征；对比了边界处的反射和直接接收两种方法的不同。

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第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的背景和意义

1.2 管中导波的理论分析及应用综述

1.3 主要研究内容

第2章 管中导波理论与d36压电晶片

2.1 引言

2.2 管中的导波

2.3对称和非对称激励下管中的导波

2.4 管中导波的频散曲线分析

2.5 管中波结构的分析

2.6 d36压电晶片

2.7 本章小结

第3章 d36压电晶片激发管中导波的数值模拟

3.1 引言

3.2 模型、激励及参数选择

3.3 d36压电晶片激励下管中的位移场

3.4 质点导波位移时程分析

3.5本章小结

第4章 管中导波的试验研究

4.1 引言

4.2 基于d36的管中导波试验

4.3 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢