基于改进的小损伤模型的复合材料容器结构的损伤检测

发布时间：2021-08-24 01:31

　　本文研究了含裂纹小损伤复合材料容器结构的在线初期损伤检测。复合材料容器结构的在线损伤检测可以通过粘贴在结构表面的压电智能材料和基于振动分析基础上的信号处理来完成。 以结构损伤振动检测的实际需要为出发点,提出了一种改进的小损伤结构的ANSYS动力学建模方法,研究了结构局部小损伤及其位置与所在处单元刚度矩阵变化的数量关系。这种方法的第一步是修正单位刚度矩阵的系数来使得用直接裂纹建模和改进的建模方法计算得到一致的固有频率。第二步是验证这两种建模方法得到的频响函数的一致性。 针对完好结构和损伤结构情况这两种状态,通过仿真计算,得到结构的动力学响应信号,用小波分析分解动力响应信号得到各个频段的一系列子信号,并求出子信号的能量谱,最后得到损伤前后的能量谱变化量。然后,将前面所求出的能量谱变化量作为人工神经网络的输入,经过训练的神经网络可以识别裂纹损伤的位置及尺寸。 结果表明,改进的建模方法和直接裂纹损伤建模的方法具有很好的一致性。将小波变化得到的动力响应的能量谱作为损伤检测的特征量,具有很好的灵敏度,能检测到复合材料容器中非常细小的裂纹。 

【文章来源】：西北工业大学陕西省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：82 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

一l()a裂纹损伤板图3一l(b)裂纹板直接网格划分

EI=47.51SGpa，E一4.588Gpa，G12=2.10GPa，尸一2=0·4495，产2一=0·0434，户=186oKg/m’。采用相同等级的ANSYS直接网格自动划分，如图3一2所示，针对位置一、二、三处的损伤裂纹情况，完好结构和直接裂纹划分的的有限元模型分别如图3一1(a)和3一1(b)所示。进行振动模态分析，得到完好模型和直接划分裂纹模型的固有频率值。采用改进的有限元模型，试算“值，取前20阶固有频率，在一个单元修正a值，得到的频率误差函数关系如图3一3所示。从图3一3可以看出，对于1%裂纹长度的损伤结构模型

采用上章所提出的损伤刚度法，通过修正损伤单元刚度矩阵系数的值在网格单元数不增加的条件下模拟了各大小不同的损伤裂纹模型。如图4一1为有限元模型上裂纹损伤出现位置及传感器激振器的位置示意图。图4一2激励信号和完好时的响应信号在上述三个位置处模拟损伤大小分别为0.2%、0.3%、0.5%、


本文编号：3359003