主动Lamb波结构损伤辨识技术研究

发布时间：2020-06-20 02:42

【摘要】：复合材料对现代工业的发展起着非常重要的作用,由于其较好的强度-重量比,应用越来越广泛,但其损伤形式呈现多样化与复杂化的特征。由于损伤类型的差异,其修补方式也不尽相同,需要辨识出损伤的类型以便采取更加行之有效的修复措施。结构健康监测技术是能够在不损坏结构自身特性的前提下,对结构的健康状态进行评估的新兴技术。本文研究了Lamb波传播至结构不同损伤时的影响机理,并根据影响机理提取出响应信号的多个统计特征参数用以表征不同类型损伤的特点,建立出结构不同损伤的高斯混合模型辨识系统,实现了对未知损伤的分类辨识与评估。本文主要研究了以下几方面的内容:(1)论述了结构健康监测与Lamb波传播的基本理论,包括Lamb波的频散特性以及激励Lamb波的选择,并阐述了基于Lamb波的损伤辨识的主要方法。(2)在分析了不同损伤的Lamb波传播特性的基础上,提取出多个统计特征参数表征不同损伤的特征,将高斯混合模型引入到损伤类型的辨识中,通过建立不同损伤的高斯混合模型辨识系统,对未知损伤类型进行辨识评估。(3)设计了一套基于高斯混合模型的Lamb波损伤辨识实验系统,在玻璃纤维环氧树脂复合板中对腐蚀、冲击孔、裂纹三种不同类型的损伤进行分类辨识,并提出了特征参数值的优化与搭建辨识模型的流程优化,实现了未知损伤类型辨识的目的。通过与SOM辨识方法相比较,优化后的高斯混合模型识别正确率高且模型搭建过程简便。实验数据表明:本文提出的基于高斯混合模型的Lamb波损伤辨识技术能够准确地实现对缺陷损伤的分类,提高了Lamb波缺陷诊断结果信息的价值,具有很好的应用前景。
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33;TB302.5
【图文】：

板结构,反对称模式,对称模式,化简

b 波在板结构中传播的对称中，设厚度为 2d，Lamb222222222224nn lpplplptptcccccchcccch 42tantan2222222222 lpplplptptcccccchcccch 式（2.1）与式（2.2）化简 kpqqh24tan模式：

示意图,压电陶瓷片,Lamb波,模型

传感器中的电解质在外加电场的作用下发生机械形变，即电能转变为大小与施加的电信号大小成正比关系，通常作为激励器使用。压电传效应，使得它可以当作激励器或者接收器，兼备了激励与接收的功能[43构中布置压电传感器的方法来激励 Lamb 波。领域，常用的压电传感器包括压电陶瓷（PZT）和压电薄膜（PVDF）。压电性很小，而压电陶瓷的压电性是压电薄膜的上百倍。因此，利用效应，能够在结构中完成 Lamb 波的激励与传感。压电陶瓷除了压电成本低、易于成型、灵敏度高等优点。图 2.4 为压电陶瓷片激励 Lamb测结构表面或内部粘贴压电陶瓷片，由于胶水的耦合作用，使得压电应力，且产生应力的大小受到压电陶瓷与结构形变程度的影响。图中径长度；at 和bt 分别表示压电陶瓷片的厚度和胶水耦合层的厚度；l 表一；表示剪应力（单位面积上所承受的力度）。ya a

【参考文献】