螺栓連接作為一種連接形式廣泛應(yīng)用于各種工程領(lǐng)域中,其連接可靠性是結(jié)構(gòu)整體安全的重要保證。在長期內(nèi)外因素的共同作用下,螺栓功能將會發(fā)生退化,從而導(dǎo)致螺栓預(yù)緊力損失和松動,進(jìn)而可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體破壞。因此對螺栓連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行損傷檢測定位、損傷程度估計(jì)和剩余壽命估計(jì)具有重要的理論和工程實(shí)用價(jià)值。超聲導(dǎo)波作為一種在波導(dǎo)中傳播的應(yīng)力波,具有對損傷敏感、能量衰減小等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域。本文以鋼結(jié)構(gòu)中的螺栓連接節(jié)點(diǎn)為研究對象,以超聲導(dǎo)波作為檢測手段進(jìn)行了螺栓預(yù)緊力的表征和松動螺栓的定位檢測。本文從彈性力學(xué)理論出發(fā),推導(dǎo)了有邊界無約束的自由板中的Lamb波的傳播特性方程,并以數(shù)值解法繪制了板中的Lamb波頻散曲線,分析了其頻散和多模態(tài)現(xiàn)象,給出了實(shí)驗(yàn)激勵頻率的選擇依據(jù)。針對實(shí)驗(yàn)發(fā)射信號的調(diào)制問題,本文從信號處理技術(shù)出發(fā),說明了加窗對信號的影響,分析了周期數(shù)目對調(diào)制信號時域和頻域的影響。本文將赫茲接觸理論與波的平均能量密度相結(jié)合,在理論層面上分析了螺栓預(yù)緊力變化對導(dǎo)波信號能量的影響。對于單螺栓的預(yù)緊力變化情況,本文分別以信號時域能量、頻域能量、首波幅值、平均周期圖譜峰值、小波分解與小波包分解... 

【文章來源】：大連理工大學(xué)遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 超聲導(dǎo)波的研究概況
        1.2.2 螺栓損傷檢測研究概況
    1.3 本文研究內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
2 理論基礎(chǔ)
    2.1 引言
    2.2 Lamb波傳播力學(xué)模型
        2.2.1 波動方程求解
        2.2.2 頻散曲線繪制及Lamb波的特點(diǎn)
    2.3 窗函數(shù)處理信號原理
        2.3.1 窗函數(shù)的概念及常見類型
        2.3.2 窗函數(shù)調(diào)制激勵信號
    2.4 本章小結(jié)
3 螺栓扭力的多尺度能量表征
    3.1 引言
    3.2 螺栓預(yù)緊力對信號能量影響的分析
        3.2.1 赫茲接觸理論
        3.2.2 波的能量平均密度
    3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料
        3.3.1 壓電材料
        3.3.2 螺栓連接節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
        3.3.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程
    3.4 信號能量的時頻域表征
        3.4.1 信號能量累積曲線
        3.4.2 信號時域能量表征
        3.4.3 信號頻域能量表征
    3.5 信號時頻域幅值對螺栓扭力的表征
        3.5.1 首波希爾伯特包絡(luò)與螺栓扭力關(guān)系
        3.5.2 平均周期圖幅值與螺栓扭力關(guān)系
    3.6 小波分解與小波包分解與螺栓扭力的關(guān)系
        3.6.1 小波分解對螺栓扭力的表征
        3.6.2 小波包分解
        3.6.3 兩種方法比較分析
    3.7 短時傅里葉變換對螺栓扭力的表征
    3.8 本章小結(jié)
4 鋼板螺栓連接節(jié)點(diǎn)螺栓松動定位
    4.1 密集型螺栓節(jié)點(diǎn)螺栓損傷研究
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程
        4.1.2 相關(guān)系數(shù)與均方差對螺栓的損傷評價(jià)
        4.1.3 信號差異表征
        4.1.4 密集型螺栓節(jié)點(diǎn)單螺栓松動定位
    4.2 稀疏型螺栓節(jié)點(diǎn)螺栓損傷研究
        4.2.1 稀疏型螺栓節(jié)點(diǎn)介紹
        4.2.2 實(shí)驗(yàn)介紹
        4.2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及定位結(jié)果
    4.3 本章小結(jié)
5 基于瞬時基線的松動螺栓定位研究
    5.1 基于時間反轉(zhuǎn)的無基線定位研究
        5.1.1 時間反轉(zhuǎn)理論基礎(chǔ)
        5.1.2 實(shí)驗(yàn)過程及結(jié)果
    5.2 基于瞬時基線的螺栓松動定位
        5.2.1 瞬時基線相關(guān)理論
        5.2.2 定位原理及實(shí)驗(yàn)結(jié)果
    5.3 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于小波包變換的金屬材料超聲防偽識別[J]. 盧康,賀西平,安笑笑,賀升平,尼濤.  無損檢測. 2017(07)
[2]幾種功率譜估計(jì)方法在飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析中的研究[J]. 支真莉.  科技創(chuàng)新與應(yīng)用. 2017(14)
[3]基于小波包分解的航空渦輪盤超聲相控陣檢測圖像降噪技術(shù)[J]. 陳振華,陳修忻,王嬋,盧超.  無損檢測. 2017(05)
[4]利用固有頻率異常值分析法檢測螺栓擰緊力[J]. 緱百勇,陸秋海,王波,王世英.  振動與沖擊. 2015(23)
[5]復(fù)合材料連接結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 王奕首,卿新林.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2016(01)
[6]飛機(jī)加筋壁板緊固件松脫損傷檢測的自相關(guān)分析方法[J]. 楊智春,張慕宇,王樂.  振動與沖擊. 2011(11)
[7]機(jī)械螺栓連接狀態(tài)監(jiān)測和辨識方法研究進(jìn)展[J]. 徐超,周幫友,劉信恩,張鐸.  強(qiáng)度與環(huán)境. 2009(02)
[8]飛機(jī)壁板緊固件松脫損傷檢測的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 楊智春,于哲峰.  應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào). 2008(01)
[9]土木工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)的研究狀況與進(jìn)展[J]. 李宏男,高東偉,伊廷華.  力學(xué)進(jìn)展. 2008(02)
[10]基于時間反轉(zhuǎn)理論的復(fù)合材料螺釘連接失效監(jiān)測研究[J]. 王強(qiáng),袁慎芳,邱雷.  宇航學(xué)報(bào). 2007(06)

博士論文
[1]基于導(dǎo)波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中特征提取技術(shù)與損傷識別方法的研究[D]. 苗曉婷.上海交通大學(xué) 2011
[2]Lamb波時間反轉(zhuǎn)方法及其在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中的應(yīng)用研究[D]. 王強(qiáng).南京航空航天大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于波束成型的Lamb波無基線板狀結(jié)構(gòu)損傷識別技術(shù)[D]. 金盟道.大連理工大學(xué) 2016
[2]基于主被動波動技術(shù)板狀結(jié)構(gòu)損傷定位方法[D]. 馮全明.大連理工大學(xué) 2015



本文編號：3363629