本文選題：無損檢測 + 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測�。� 參考：《大連理工大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：近年來,在無損檢測和結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域,基于Lamb波的診斷成像技術(shù)受到了日益廣泛的關(guān)注�；贚amb波的診斷成像技術(shù)可以通過二維或三維圖像將結(jié)構(gòu)的健康狀況直觀地顯示出來。但是,傳統(tǒng)的損傷診斷成像方法(如層析成像法或相控陣法)都需要大量的傳感器來收集結(jié)構(gòu)健康信息進(jìn)行損傷圖像重構(gòu)。為了加強(qiáng)基于Lamb波損傷檢測方法的可行性,前人提出了損傷概率成像技術(shù)(包括損傷指數(shù)方法和到達(dá)時(shí)間方法),該技術(shù)減少了傳感器的使用數(shù)量并實(shí)現(xiàn)了損傷快速監(jiān)測。損傷概率成像技術(shù)利用信號特征重構(gòu)二元圖像對損傷進(jìn)行描述。為了這個(gè)目的,監(jiān)測區(qū)域被劃分成均布網(wǎng)格。每一個(gè)網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)都與被檢測結(jié)構(gòu)真實(shí)空間點(diǎn)的損傷概率一一對應(yīng)。因此,損傷概率成像技術(shù)通過展示損傷存在概率對損傷進(jìn)行描述。 雖然基于損傷指數(shù)的損傷概率成像技術(shù)不需要對信號進(jìn)行分析解釋,但是該技術(shù)只能將損傷高亮定位于傳感器所圍成的區(qū)域之內(nèi)。另一方面,基于到達(dá)時(shí)間的損傷概率成像技術(shù)可以檢測監(jiān)測區(qū)域內(nèi)任何位置的損傷,不過由于Lamb波的復(fù)雜頻散特性,信號到達(dá)時(shí)間很難精確獲得。本文首先發(fā)展了基于誤差函數(shù)的損傷概率成像技術(shù),通過該技術(shù)實(shí)現(xiàn)不借助信號解釋而定位結(jié)構(gòu)中任意位置損傷。其中誤差函數(shù)是由散射信號能量分析得出的。在板上的通孔和裂紋損傷識別研究結(jié)果(包括有限元分析和實(shí)驗(yàn)研究)證明了該技術(shù)的有效性。 一般損傷概率成像技術(shù)只能提供結(jié)構(gòu)中損傷存在和損傷位置等信息,而不能提供對預(yù)測結(jié)構(gòu)剩余壽命與剩余強(qiáng)度至關(guān)重要的損傷量化信息。因此,本文接下來研究了基于到達(dá)時(shí)間的損傷概率成像技術(shù)以量化損傷尺寸和形狀。損傷尺寸量化算法由四個(gè)主要階段組成：損傷位置識別,損傷邊界確定,數(shù)據(jù)處理和損傷尺寸與形狀判定。鋁板中進(jìn)行的損傷量化實(shí)驗(yàn)和有限元分析結(jié)果驗(yàn)證了損傷量化算法的有效性 工業(yè)界對可以識別隱藏?fù)p傷的結(jié)構(gòu)無損檢測技術(shù)懷有巨大興趣。逐點(diǎn)掃描無損檢測技術(shù),如超聲掃描成像,通過將損傷細(xì)節(jié)高亮顯示提供結(jié)構(gòu)健康信息。但是,對結(jié)構(gòu)的二維掃描使得超聲掃描檢測消耗大量的時(shí)間。因此本文接下來提出了基于Lamb波的移動式監(jiān)測技術(shù)。與以往的Lamb波損傷診斷技術(shù)不同,移動式監(jiān)測技術(shù)通過可移動式的傳感探頭在結(jié)構(gòu)上不同位置激勵與收集信號。移動式監(jiān)測技術(shù)借助面掃描監(jiān)測技術(shù)實(shí)現(xiàn)。該技術(shù)基于現(xiàn)行信號能量提取損傷存在概率因子,以在結(jié)構(gòu)中高亮顯示損傷。鋁板上通孔及裂紋損傷識別實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該技術(shù)的有效性。 最終,本文提出了以實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)多損傷診斷為目的的移動式檢測技術(shù)。該技術(shù)利用無參考損傷散射波分離手段是被損傷散射信號�；谒猩⑸湫盘柲芰堪j(luò)構(gòu)建診斷圖像。不同的損傷類型診斷實(shí)驗(yàn)(包括鋁板中的通孔、裂紋,復(fù)合材料板中的多個(gè)附加質(zhì)量)都獲得了滿意的結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了本文所提出的PDI技術(shù)定位損傷的有效性。由于本文提出的PDI技術(shù)基于移動式監(jiān)測技術(shù),所以該技術(shù)可以提供面掃描模式而不是其他傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)所采用的逐點(diǎn)掃描模式,并節(jié)省檢測時(shí)間與費(fèi)用。傳統(tǒng)逐點(diǎn)掃描無損檢測技術(shù),與超聲C掃描技術(shù)和X射線技術(shù)可以用于確定損傷位置之后的細(xì)檢進(jìn)而得到損傷詳細(xì)信息。
[Abstract]:In recent years , in the field of nondestructive testing and structural health monitoring , the diagnostic imaging technique based on Lamb wave has been paid more and more attention .

Although the damage probability imaging technology based on the damage index does not need to analyze the signal , the technique can only focus the damage on the area enclosed by the sensor . On the other hand , the damage probability imaging technology based on the arrival time can detect the damage in any position in the monitoring area . However , due to the complex frequency dispersion characteristics of Lamb waves , the signal arrival time is difficult to obtain accurately . The error function is derived from the energy analysis of the scattered signal . The results of the through - hole and crack damage identification on the board ( including finite element analysis and experimental study ) prove the validity of the technique .

In this paper , we study the damage probability imaging technology based on the arrival time to quantify the damage size and shape . The damage size quantization algorithm is composed of four main phases : damage position identification , damage boundary determination , data processing and damage size and shape determination . The damage quantization experiment and finite element analysis result in the aluminum plate verify the validity of the damage quantification algorithm .

This paper presents a mobile monitoring technology based on Lamb wave .

In the end , a mobile detection technique is proposed for the purpose of realizing multi - damage diagnosis of structure . The technique utilizes the non - reference damage scattering wave separation method to be the damaged scattering signal . Based on the energy envelope of all scattered signals , a satisfactory result is obtained . As the PDI technology proposed in this paper is based on the mobile monitoring technology , the technique can provide the surface scanning mode instead of the point - by - point scanning mode adopted by other conventional non - destructive testing techniques , and can save the detection time and expense .
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TU317

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本文編號：2056621