当前位置:主页 > 科技论文 > 材料论文 >

基于应变模态的压电智能层合板结构损伤识别方法研究

发布时间:2018-01-14 09:25

  本文关键词:基于应变模态的压电智能层合板结构损伤识别方法研究 出处:《南京航空航天大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文


  更多相关文章: 碳纤维复合材料层合板 压电智能结构 压电应变片 应变模态 损伤识别


【摘要】:由于复合材料层合板在使用过程中容易出现损伤,这会导致其材料的综合性能下降,有时会使结构部件突然断裂,本文针对此问题从航空航天工程应用背景出发,利用压电智能系统对复合材料层合结构进行损伤识别分析。主要研究内容如下:(1)从理论上对比分析了基于结构固有频率和应变模态的损伤识别方法的优缺点,发现基于固有频率的方法虽然可以检测损伤,但是不能确定损伤的位置,而基于应变模态的方法可以很好的对损伤进行定位和定量分析。并用该理论为后面的模拟和试验分析提供技术支持。(2)模拟分析复合材料层合板损伤识别。复合材料损伤识别主要包括:损伤存在识别、损伤定位、损伤定量这三步,本文首先基于固有频率,位移模态和应变模态这三种方法对复合材料层合板进行损伤分析,发现应变模态对损伤识别效果最敏感,然后在基于应变模态变化率、应变模态变化差和应变模态差分这三种方法对复合材料层合板进行损伤识别分析,发现这三种方法对单点损伤识别效果都很好,但是只有应变模态变化率能很好的对多点损伤进行定位和定量分析。(3)通过试验来对复合材料层合板单点损伤识别。首先根据理论分析搭建试验平台;然后通过压电应变片采集压电信号并通过滤波降噪及小波变换对信号进行处理,得到幅频信号并找出复合材料层合板的各阶固有频率及其对应的幅值;然后根据得到的数据进行三次样条插值从而得到复合材料层合板各阶固有频率下对应的应变模态振型图,再通过对比有损和完好层合板的应变模态振型图可以找到损伤出现的大概位置;最后通过在损伤位置附件增加压电应变片的数量,达到对损伤进行精确定位的目的。在对损伤进行定位的基础上,再用同样的方法对损伤进行定量分析。
[Abstract]:The composite laminates are prone to damage in the process of use, which will lead to the deterioration of the comprehensive properties of the materials, and sometimes make the structural parts suddenly break. This paper aims at this problem from the aerospace engineering application background. Damage identification and analysis of composite laminated structures using piezoelectric intelligent system. The main research contents are as follows: 1). The advantages and disadvantages of damage identification methods based on natural frequencies and strain modes of structures are compared and analyzed theoretically. It is found that the method based on natural frequency can detect the damage, but it can not determine the location of the damage. The method based on strain mode can be used to locate and quantitatively analyze the damage and provide technical support for the simulation and experimental analysis. The damage identification of composite laminates mainly includes: damage identification. Damage location and damage quantification are three steps. Firstly, based on the three methods of natural frequency, displacement mode and strain mode, the damage analysis of composite laminates is carried out, and it is found that the strain mode is the most sensitive to damage identification. Then based on strain mode change rate, strain mode variation difference and strain mode difference, the damage identification of composite laminated plate is carried out. It is found that these three methods are very effective for single point damage identification. But only the strain mode change rate can locate and quantitatively analyze the damage of multiple points. (3) the single point damage of composite laminates can be identified by experiments. Firstly, the test platform is built according to the theoretical analysis. Then the piezoelectric strain gauge is used to collect the voltage signal and the signal is processed by filtering and denoising and wavelet transform. The amplitude-frequency signal is obtained and the natural frequencies of the composite laminates and their corresponding amplitudes are found out. Then the cubic spline interpolation is carried out according to the obtained data to obtain the corresponding strain mode vibration pattern of composite laminated plates at different natural frequencies. Then, by comparing the modal pattern of the damaged and intact laminated plates, the location of the damage can be found. Finally, by increasing the number of piezoelectric strain gauges in the attachment of the damage position, the aim of accurate location of the damage is achieved. On the basis of the location of the damage, the same method is used to quantitatively analyze the damage.
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB33

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 方治华,顾永强,贾宏玉;等截面弹性梁的应变模态分析[J];包头钢铁学院学报;2005年01期

2 徐丽;易伟建;吴高烈;;结构局部损伤诊断的应变模态方法——分析与应用[J];自然灾害学报;2006年03期

3 文欢;吕泳;朱四荣;;基于应变模态测试的复合材料梁的刚度识别[J];武汉理工大学学报;2013年12期

4 崔之健;鲁明俊;;基于应变模态分析的长输油气管线损伤检测仿真研究[J];机械;2006年08期

5 孙建刚;王树伟;仝世峰;;基于应变模态变化率的框架结构损伤识别方法[J];油气田地面工程;2008年03期

6 李福如;张维;李宝丰;丁海宁;;基于应变模态法的简支桥梁损伤识别研究[J];工程建设;2010年04期

7 梁磊,罗裴,周雪芳,陈大雄,南秋明,刘尔;光纤光栅用于混凝土结构应变模态检测的研究[J];中国水泥;2003年08期

8 瞿伟廉,陈超,魏文辉;基于应变模态的钢结构构件焊缝损伤定位方法的研究[J];世界地震工程;2002年02期

9 毕红霞;王艾伦;曹旭辉;;基于应变模态的自带冠叶盘结构振动局部化问题[J];华东理工大学学报(自然科学版);2012年04期

10 张丽梅;刘卫然;张立伟;杜守军;张扬;;基于单元应变模态差和RBF神经网络的网架损伤检测方法[J];河北科技大学学报;2013年01期

相关会议论文 前10条

1 顾培英;吴亚忠;邓昌;;基于损伤应变模态的损伤程度直接指标法[A];首届全国水工抗震防灾学术会议论文集[C];2006年

2 王亚涛;谭静;陈辉;应怀樵;;结构在不同约束下的位移模态和应变模态分析[A];第二十一届全国振动与噪声高技术及应用学术会议论文集[C];2008年

3 徐丽;易伟建;;应变模态在框架结构节点损伤诊断中的试验研究[A];防震减灾工程研究与进展——全国首届防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2004年

4 杜永峰;邵云飞;;应变模态在桁架结构损伤识别中的应用[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年

5 杜永峰;邵云飞;;应变模态在桁架结构损伤识别中的应用[A];第三届全国防震减灾工程学术研讨会论文集[C];2007年

6 毛东建;;基于应变模态对桁架结构损伤识别的实验探讨[A];第十届全国建设工程无损检测技术学术会议论文集[C];2008年

7 顾培英;邓昌;汤雷;;工作应变模态时域识别方法研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展[C];2009年

8 单一男;武湛君;王奕首;;基于应变模态的复合材料板结构模型的损伤识别方法[A];第十五届中国科协年会第17分会场:复合材料与节能减排研讨会论文集[C];2013年

9 许斌;刘崇武;;基于光纤光栅宏应变模态的损伤识别[A];第18届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ册[C];2009年

10 张开鹏;吴代华;李卓球;;基于均值变点检验的结构损伤定位方法研究[A];第十三届全国结构工程学术会议论文集(第Ⅰ册)[C];2004年

相关博士学位论文 前2条

1 顾培英;基于应变模态技术的结构损伤诊断直接指标法研究[D];河海大学;2006年

2 包振明;基于应变模态法智能识别海洋导管架平台的构件裂纹[D];大连理工大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 范涛;基于应变模态的结构损伤检测[D];昆明理工大学;2015年

2 文欢;基于应变模态识别FRP层合梁板刚度的方法[D];武汉理工大学;2015年

3 耿栋;基于动应变的梁式桥梁动挠度识别[D];合肥工业大学;2015年

4 王珊;高速列车构架应变模态分析与改进[D];北京交通大学;2016年

5 刘银纬;基于应变模态的压电智能层合板结构损伤识别方法研究[D];南京航空航天大学;2015年

6 郭巍;基于应变及应变模态变化率的薄板损伤数值分析[D];大庆石油学院;2006年

7 聂振华;基于应变模态的圆拱结构损伤识别方法研究[D];暨南大学;2008年

8 王树伟;基于应变模态变化率的钢筋砼框架损伤研究[D];大庆石油学院;2008年

9 刘水华;环境因素下空间结构的应变模态分析[D];广州大学;2012年

10 王锋;应变模态分析在机械结构损伤检测中的应用[D];太原理工大学;2011年



本文编号:1422994

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/1422994.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户aad10***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com