基于Lamb波主动监测技术的复合材料结构损伤定位研究

摘要

该文采用Lamb波主动监测技术,利用粘贴在复合材料板表面的压电元件,通过选择恰当的激励信号,激励出可进行Lamb波分析的主动监测信号,进而对监测信号进行分析及模式处理,初步实现了二维结构的损伤定位.首先,该文探讨了Lamb波在结构中的传播特性,研究了实验所选频率范围内适于复合材料损伤监测的最好的中心频率.其次,该文采用小波分析方法提取Lamb波群速度的到达时问,获得了比阈值法及互相关方法更高的精度.最后,仔细讨论了基于Lamb波主动监测技术的结构损伤定位研究.针对复合材料板,分析了Lamb波在结构损伤前后的传播速度;采用了椭圆技术来确定损伤位置;比较了三种不同的时延估计方法的损伤定位效果.该课题得到了国家自然科学基金项目(90305005);国家自然科学基金重点项目(50135030);国防预研项目(402030202);国防863项目(轻质机体结构设计技术)的资助.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1结构健康监测的研究背景及研究内容

1.1.1结构损伤的传统检测

1.1.2结构健康监测的研究背景及动态

1.1.3结构健康监测的研究内容

1.2基于压电元件的结构健康监测

1.2.1压电元件的工作原理

1.2.2基于压电元件的检测方法

1.3结构健康监测的信息处理技术

1.4国内外研究动态

1.5论文工作及意义

第二章Lamb波理论

2.1 Lamb波基本理论及应用

2.1.1 Lamb波概述

2.1.2 Lamb波在结构健康监测中的应用

2.2板中的Lamb波

2.3 Lamb波的传播特性

2.4 Lamb波的激励方法

2.5激励信号的优化因素

2.5.1压电元件

2.5.2中心频率

2.5.3信号幅度

2.5.4周期数

2.5.5脉冲形状

2.5.6材料特性

2.6本章小结

第三章时间延迟估计

3.1时间延迟基本问题的介绍

3.1.1基本概念

3.1.2基本问题

3.2.1阈值法

3.2.2互相关函数法

3.4小波变换计算时间延迟

3.5本章小结

第四章复合材料结构的损伤定位研究

4.1损伤定位系统的研制

4.1.1系统装置

4.1.2数据采集系统

4.1.3电荷放大器

4.2基于声发射监测的损伤定位研究

4.2.1声发射理论

4.2.2定位方法

4.2.3声源定位

4.3基于Lamb波主动监测技术的结构损伤定位研究

4.3.1基于Lamb波主动监测技术

4.3.2激励信号的选取

4.3.3损伤定位原理

4.3.4时间延迟的含义

4.3.5信号传播速度的分析

4.3.6构建椭圆各参数的确定

4.3.7实验试件的制作

4.3.8信号采集与处理

4.3.9损伤定位

4.3.10几种不同时间延迟方法定位结果比较

4.3.11不同中心频率定位结果比较

4.4本章小结

第五章全文工作总结及展望

5.1全文工作的总结

5.2存在的问题与展望

致谢

硕士期间发表的论文

参考文献