基于小波包能量谱的金属板中微损伤识别方法研究

发布时间：2017-03-29 15:04

  本文关键词：基于小波包能量谱的金属板中微损伤识别方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文基于小波包能量谱分析方法,研究了压电耦合板结构中微损伤及其损伤程度的检测和识别方法。首先建立了压电耦合板的谱有限元模型,数值模拟研究了金属板中微小损伤发生细微变化时传感器的动态响应;进而用小波包分析技术对响应信号进行分解,得到一系列子信号的能量谱,研究了不同损伤类别和损伤程度对结构响应信号在小波包分解下各节点能量谱的分布和幅值变化所产生的影响,从而为实际损伤检测和识别工作提供重要依据。基于Mindlin板理论,建立了在表面粘贴有压电晶片的金属板结构的动力学谱有限元模型,并通过数值模拟分别得到结构表面存在微小面积的凹陷损伤和内部存在微小体积的空隙损伤,以及损伤程度和性质发生细微变化的情况下传感器接收的动态响应信号。应用小波包分析技术对结构损伤前后的动态响应信号进行小波包分解,得到一系列子信号的能量谱。通过对比信号的能量谱,得到板结构在损伤前后的能量谱变化率,进而分析了不同损伤类别和损伤程度对响应信号在小波包分解下各节点能量谱的分布和幅值变化所产生的影响,建立了小波包能量谱变化特征和结构的损伤信息的对应关系。结果表明,以响应信号的能量谱作为结构损伤检测的特征量,不仅能检测到板结构中存在的微小凹陷损伤和空隙损伤,而且当损伤的特征和程度发生细微变化时亦能很好地识别,提高了结构初期微损伤检测的灵敏度。本文建立的压电耦合板谱有限元数值模型及小波包能量谱识别方法将为实际检测工作中结构微损伤检测和评估提供重要的分析依据和理论指导。
【关键词】：小波包能量谱 超声导波 压电晶片 谱有限元 微损伤
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG115.28
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 超声检测的研究现状10-16
• 1.2.1 研究概况10-11
• 1.2.2 结构中导波传播的分析方法11-13
• 1.2.3 导波响应信号的分析方法13-16
• 1.3 本文主要工作16-18
• 第二章 压电耦合板结构的动力学模型18-27
• 2.1 引言18
• 2.2 基板的动力学方程18-19
• 2.3 激励器和传感器的压电方程19-21
• 2.4 谱有限元法21-24
• 2.4.1 形函数的构建23
• 2.4.2 质量矩阵和刚度矩阵的构建23-24
• 2.5 压电耦合板结构的谱有限元建模24-26
• 2.5.1 Mindlin板谱单元的构建24-25
• 2.5.2 激励器和传感器的谱单元构建25-26
• 2.5.3 结构动态控制方程26
• 2.6 本章小结26-27
• 第三章 基于小波包能量谱的损伤识别指标27-42
• 3.1 引言27
• 3.2 小波分析与小波包分析理论27-37
• 3.2.1 小波变换27-30
• 3.2.2 多分辨分析30-31
• 3.2.3 Mallat算法31-34
• 3.2.4 小波包分析34-37
• 3.3 结构损伤信息提取37
• 3.4 小波包基函数的选取37-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 压电耦合板结构微损伤识别数值模拟42-63
• 4.1 引言42
• 4.2 压电耦合板结构的数值模型42-43
• 4.3 结构的损伤设置43
• 4.4 结构损伤识别43-62
• 4.4.1 结构动态响应信号43-50
• 4.4.2 基于小波包能量谱的损伤识别效果50-62
• 4.5 本章小结62-63
• 第五章 总结与展望63-64
• 5.1 总结63
• 5.2 展望63-64
• 参考文献64-70
• 致谢70-71
• 在学期间发表的学术论文及其他成果71

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本文编号：274733