本文選題：Lamb波頻散方程　切入點(diǎn)：波結(jié)構(gòu)　出處：《哈爾濱工程大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：薄板狀結(jié)構(gòu)在工程中應(yīng)用廣泛,由于外界作用,薄板在服役期間會(huì)逐漸出現(xiàn)損傷。若不及時(shí)發(fā)現(xiàn),有可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常使用,甚至危機(jī)生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此,應(yīng)該及早發(fā)現(xiàn)損傷,并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和定位,以避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失效情況�；贚amb波的薄板監(jiān)測(cè)是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有發(fā)展前景的方法之一,本文通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式,對(duì)損傷檢測(cè)、定位和優(yōu)化做了若干研究。依據(jù)彈性動(dòng)力學(xué)的理論,由位移勢(shì)函數(shù)法推導(dǎo)出了 Lamb波的頻散方程。利用Matlab語(yǔ)言進(jìn)行編程計(jì)算數(shù)值解,以Q235鋼板為例繪制出了頻散曲線,并對(duì)Lamb波的多模態(tài)和頻散特性做了討論。對(duì)Lamb波波結(jié)構(gòu)的位移分量和應(yīng)力分量做了理論上的求解,討論了不同頻厚積下SO和A0模態(tài)對(duì)不同缺陷的敏感度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了低頻厚積情況下對(duì)缺陷檢測(cè)的可行性,并利用峰值損傷因子的變化大小證明了低頻厚積下的A0模態(tài)比較適合檢測(cè)表面缺陷。詳細(xì)闡述了能量衰減法的原理,并介紹了計(jì)算波包能量的方法,指出利用該方法用來(lái)進(jìn)行損傷定位的可行性。通過(guò)對(duì)薄板中孔狀損傷的實(shí)驗(yàn)分析,得出了波形能量隨著損傷深度的增加而變化的規(guī)律,利用波形的能量變化計(jì)算不同路徑的損傷率,并采用該方法實(shí)現(xiàn)了損傷位置的初步定位。與實(shí)際損傷位置和利用橢圓定位法計(jì)算的位置做對(duì)比,證明了該方法的可行性,為大面積的薄板監(jiān)測(cè)提供了參考。介紹了對(duì)構(gòu)件進(jìn)行測(cè)點(diǎn)優(yōu)化的必要性,對(duì)傳感器的位置和數(shù)目?jī)?yōu)化做了簡(jiǎn)介。以4點(diǎn)固支的薄板為例,利用遺傳算法,計(jì)算了優(yōu)化前后的可識(shí)別單元數(shù)目。通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn),進(jìn)行傳感器的位置和數(shù)目?jī)?yōu)化對(duì)提高可識(shí)別單元的數(shù)目有著很大的作用。
[Abstract]:Thin-plate structure is widely used in engineering, because of external action, thin plate will gradually appear damage during service.If not detected in time, it may affect the normal use of the structure and even endanger the safety of life and property.Therefore, damage should be detected early, identified and located to avoid structural failure.Thin plate monitoring based on Lamb wave is one of the promising methods in the field of structural health monitoring. In this paper, damage detection, location and optimization are studied by combining theory with experiment.Based on the theory of elastic dynamics, the dispersion equation of Lamb wave is derived from the displacement potential function method.The numerical solution is calculated by programming with Matlab language. The dispersion curve of Q235 steel plate is plotted, and the multimodal and dispersion characteristics of Lamb wave are discussed.The displacement and stress components of Lamb wave structures are solved theoretically, and the sensitivity of so and A 0 modes to different defects under different frequency and thickness products is discussed.The feasibility of defect detection under the condition of low frequency thick product is demonstrated by experiments, and the change of peak damage factor is used to prove that the A0 mode under low frequency thick product is more suitable for surface defect detection.The principle of energy attenuation method is described in detail, the method of calculating wave packet energy is introduced, and the feasibility of using this method to locate damage is pointed out.Through the experimental analysis of the hole damage in thin plate, the law of wave energy changing with the increase of damage depth is obtained, and the damage rate of different paths is calculated by using the variation of wave energy.This method is used to realize the initial location of the damage.Compared with the actual damage location and the position calculated by the elliptical positioning method, the feasibility of the method is proved, which provides a reference for the monitoring of a large area of thin plates.This paper introduces the necessity of optimizing the measuring points of the components, and introduces the optimization of the position and number of sensors.Taking the 4-point clamped thin plate as an example, the number of identifiable units before and after optimization is calculated by using genetic algorithm.It is found that optimizing the position and number of sensors plays an important role in increasing the number of identifiable units.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TU317

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1709998