板类结构中Lamb波与典型缺陷的交互作用研究
发布时间：2020-12-09 10:54
飞机蒙皮、船体、桥梁支撑板、压力容器等板类结构在生产制造及后期使用过程中不可避免的会产生孔洞、裂纹、分层等缺陷,这些缺陷的扩展将会造成破坏性的事故,因此对板类结构健康监测技术的研究具有重大工程价值和理论研究意义。由于Lamb波能够对板类结构进行快速、精确和大面积检测,本文采用三维有限元法,结合散射系数矩阵与人工蜂群算法,将Lamb波应用于大型板类结构健康监测研究。本文主要研究内容如下:(1)通过修改蜜源边界条件和扩大跟随蜂蜜源变化维度,本文提出了一种基于高斯超声回波模型的改进人工蜂群算法(MABC算法)。对含有高斯白噪声的单波形高斯回波信号,本文从收敛速度和最佳目标函数值两个方面对原始人工蜂群算法(ABC算法)、只改进了参数维度的人工蜂群算法(DABC算法)以及MABC算法进行了参数估计性能评估,结果表明MABC算法具有更好的整体性能,随后本文将MABC算法应用于Lamb波检测信号的参数估计和模态分离研究。(2)根据弹性理论,分别建立了以铝板为代表的各向同性介质板和以碳纤维复合材料单层板为代表的各向异性介质板的Lamb波三维有限元仿真模型。鉴于Lamb波检测信号存在多模式特性和噪声干扰...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 超声回波信号参数估计
1.2.2 超声Lamb波与缺陷的交互作用
1.2.3 超声导波阵列传感器技术
1.3 主要研究内容及结构安排
第二章 基本理论
2.1 人工蜂群算法概述
2.1.1 蜂群行为
2.1.2 算法基本原理
2.2 超声Lamb波理论
2.2.1 Lamb波在各向同性介质中的传播特性
2.2.2 Lamb波在各向异性介质中的传播特性
2.3 散射系数矩阵理论
2.4 本章小结
第三章 Lamb波参数估计与模态分离
3.1 人工蜂群算法的改进
3.2 改进的人工蜂群算法性能评估
3.2.1 超声回波模型
3.2.2 构造目标函数
3.2.3 参数设置与结果分析
3.3 Lamb波参数估计与模态分离
3.3.1 传统模态分离方法
3.3.2 实验设置
3.3.3 结果分析
3.4 本章小结
第四章 板类结构中Lamb波与典型缺陷的交互作用
4.1 三维有限元仿真模型的建立
4.1.1 激励信号加载方式
4.1.2 仿真模型参数设置
4.1.3 数据采集与结果分析
4.2 各向同性材料中Lamb波与典型缺陷的交互作用
4.2.1 圆孔型缺陷直径对散射特性的影响
4.2.2 圆孔型缺陷深度对散射特性的影响
4.3 各向异性材料中Lamb波与典型缺陷的交互作用
4.3.1 复合材料有限元仿真模型的建立
4.3.2 圆孔型缺陷直径对散射特性的影响
4.3.3 圆孔型缺陷深度对散射特性的影响
4.4 本章小结
第五章 基于超声衰减系数的散射系数位移补偿算法
5.1 超声波衰减特性
5.1.1 超声波衰减现象
5.1.2 超声衰减系数
5.2 散射系数位移补偿算法
5.2.1 Lamb波的衰减现象
5.2.2 Lamb波的衰减方程
5.2.3 散射系数位移补偿算法
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]兰姆波在裂纹处的模态转换及散射特性研究[J]. 郑阳,周进节. 工程力学. 2014(06)
[2]超声导波有限元仿真中吸收边界设置及参数[J]. 吴斌,张也弛,郑阳,何存富. 北京工业大学学报. 2013(12)
[3]超声回波参数的蚁群算法估计[J]. 周方,张小凤,张光斌. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2012(02)
[4]Lamb波双面激励方法及其在近邻损伤监测中的应用[J]. 蔡建,袁慎芳,张逍越,王强. 南京航空航天大学学报. 2010(01)
[5]经典最小二乘与全最小二乘法及其参数估计[J]. 王福昌,曹慧荣,朱红霞. 统计与决策. 2009(01)
[6]基于模拟退火算法的超声回波参数估计[J]. 武良丹,张小凤,贺西平. 应用声学. 2007(05)
[7]超声导波检测技术的研究进展[J]. 周正干,冯海伟. 无损检测. 2006(02)
博士论文
[1]参数化的超声回波模型及其参数估计[D]. 卢振坤.华南理工大学 2013
[2]基于散射系数矩阵法的超声兰姆波与典型缺陷交互作用研究[D]. 郑阳.北京工业大学 2012
硕士论文
[1]稀疏阵列传感技术及其在结构健康监测中的应用研究[D]. 张也弛.北京工业大学 2013
[2]基于非线性模型的超声回波模拟及其特征参数估计的研究[D]. 武良丹.陕西师范大学 2007
本文编号：2906758
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 选题背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 超声回波信号参数估计
1.2.2 超声Lamb波与缺陷的交互作用
1.2.3 超声导波阵列传感器技术
1.3 主要研究内容及结构安排
第二章 基本理论
2.1 人工蜂群算法概述
2.1.1 蜂群行为
2.1.2 算法基本原理
2.2 超声Lamb波理论
2.2.1 Lamb波在各向同性介质中的传播特性
2.2.2 Lamb波在各向异性介质中的传播特性
2.3 散射系数矩阵理论
2.4 本章小结
第三章 Lamb波参数估计与模态分离
3.1 人工蜂群算法的改进
3.2 改进的人工蜂群算法性能评估
3.2.1 超声回波模型
3.2.2 构造目标函数
3.2.3 参数设置与结果分析
3.3 Lamb波参数估计与模态分离
3.3.1 传统模态分离方法
3.3.2 实验设置
3.3.3 结果分析
3.4 本章小结
第四章 板类结构中Lamb波与典型缺陷的交互作用
4.1 三维有限元仿真模型的建立
4.1.1 激励信号加载方式
4.1.2 仿真模型参数设置
4.1.3 数据采集与结果分析
4.2 各向同性材料中Lamb波与典型缺陷的交互作用
4.2.1 圆孔型缺陷直径对散射特性的影响
4.2.2 圆孔型缺陷深度对散射特性的影响
4.3 各向异性材料中Lamb波与典型缺陷的交互作用
4.3.1 复合材料有限元仿真模型的建立
4.3.2 圆孔型缺陷直径对散射特性的影响
4.3.3 圆孔型缺陷深度对散射特性的影响
4.4 本章小结
第五章 基于超声衰减系数的散射系数位移补偿算法
5.1 超声波衰减特性
5.1.1 超声波衰减现象
5.1.2 超声衰减系数
5.2 散射系数位移补偿算法
5.2.1 Lamb波的衰减现象
5.2.2 Lamb波的衰减方程
5.2.3 散射系数位移补偿算法
5.3 本章小结
第六章 总结与展望
6.1 研究总结
6.2 后续工作展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]兰姆波在裂纹处的模态转换及散射特性研究[J]. 郑阳,周进节. 工程力学. 2014(06)
[2]超声导波有限元仿真中吸收边界设置及参数[J]. 吴斌,张也弛,郑阳,何存富. 北京工业大学学报. 2013(12)
[3]超声回波参数的蚁群算法估计[J]. 周方,张小凤,张光斌. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2012(02)
[4]Lamb波双面激励方法及其在近邻损伤监测中的应用[J]. 蔡建,袁慎芳,张逍越,王强. 南京航空航天大学学报. 2010(01)
[5]经典最小二乘与全最小二乘法及其参数估计[J]. 王福昌,曹慧荣,朱红霞. 统计与决策. 2009(01)
[6]基于模拟退火算法的超声回波参数估计[J]. 武良丹,张小凤,贺西平. 应用声学. 2007(05)
[7]超声导波检测技术的研究进展[J]. 周正干,冯海伟. 无损检测. 2006(02)
博士论文
[1]参数化的超声回波模型及其参数估计[D]. 卢振坤.华南理工大学 2013
[2]基于散射系数矩阵法的超声兰姆波与典型缺陷交互作用研究[D]. 郑阳.北京工业大学 2012
硕士论文
[1]稀疏阵列传感技术及其在结构健康监测中的应用研究[D]. 张也弛.北京工业大学 2013
[2]基于非线性模型的超声回波模拟及其特征参数估计的研究[D]. 武良丹.陕西师范大学 2007
本文编号：2906758
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