超聲Lamb波具有傳播距離遠(yuǎn)、衰減小和對(duì)微小損傷敏感等特點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于航空航天、核電站、汽車(chē)船舶等領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)。但是,Lamb波固有的頻散及多模態(tài)特性,對(duì)結(jié)構(gòu)中損傷成像定位的精度產(chǎn)生很大影響。因此,基于Lamb波精確定位損傷的成像方法研究成為了結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的研究重點(diǎn)。本文采用超聲Lamb波方法對(duì)金屬薄鋁板中的損傷進(jìn)行成像定位研究,從理論角度分析了Lamb波在板狀結(jié)構(gòu)中的傳播特性,并提出了改進(jìn)的線性映射頻散補(bǔ)償方法。采用Winger-Ville時(shí)頻分布(WVD)分析采集的結(jié)構(gòu)響應(yīng)信號(hào),并基于無(wú)參考的方法提取出損傷散射信號(hào)。然后,基于Lamb波相控陣延遲-疊加成像方法全域、快速判斷鋁板中損傷的存在區(qū)域;最后,將已定位的損傷區(qū)域作為目標(biāo)區(qū)域,基于頻率-波數(shù)(f-k)域時(shí)間反轉(zhuǎn)成像方法實(shí)現(xiàn)對(duì)局部損傷的精確分析。通過(guò)數(shù)值仿真與實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)Lamb波檢測(cè)鋁板損傷結(jié)果的對(duì)比,驗(yàn)證了本文提出的損傷檢測(cè)方法的有效性,為實(shí)際的工程結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)提供了理論指導(dǎo)。本文研究的具體工作安排如下:首先,介紹了基于超聲Lamb波的損傷檢測(cè)方法在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究背景和意義,回顧了Lamb波在頻散補(bǔ)償方面的研...

【文章頁(yè)數(shù)】：85 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 引言
    1.2 課題來(lái)源
    1.3 研究背景和意義
    1.4 超聲導(dǎo)波陣列成像技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.4.1 導(dǎo)波相控陣成像技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.4.2 時(shí)間逆轉(zhuǎn)成像技術(shù)研究現(xiàn)狀
    1.5 Lamb波頻散特性及信號(hào)處理方法的研究現(xiàn)狀
        1.5.1 Lamb波頻散特性的研究現(xiàn)狀
        1.5.2 Lamb波信號(hào)處理的研究現(xiàn)狀
    1.6 本文的主要工作及安排
第二章 超聲Lamb波傳播特性及信號(hào)處理方法
    2.1 引言
    2.2 結(jié)構(gòu)中Lamb波的傳播特性
        2.2.1 結(jié)構(gòu)中Lamb波的傳播
        2.2.2 Lamb波頻散方程及其數(shù)值解
    2.3 Winger-Ville變換(WVD)信號(hào)處理方法
        2.3.1 Winger-Ville變換(WVD)
        2.3.2 時(shí)頻脊線
        2.3.3 時(shí)頻脊線的提取
        2.3.4 基于時(shí)頻脊線的信號(hào)濾波與重構(gòu)
    2.4 基于群延時(shí)的線性映射頻散補(bǔ)償法
        2.4.1 Lamb波的頻散效應(yīng)
        2.4.2 傳統(tǒng)線性映射的頻散補(bǔ)償法
        2.4.3 基于群延時(shí)的線性映射頻散補(bǔ)償法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 Lamb波相控陣波束形成及成像和時(shí)反損傷成像方法
    3.1 引言
    3.2 Lamb波導(dǎo)波相控陣波束形成及成像方法
        3.2.1 延時(shí)-疊加波束形成
            3.2.1.1 近場(chǎng)與遠(yuǎn)場(chǎng)的區(qū)別
            3.2.1.2 圓形波前波束形成(近場(chǎng))
            3.2.1.3 平面波前的波束形成(遠(yuǎn)場(chǎng))
        3.2.2 相控陣波束形成及成像原理
    3.3 頻率-波數(shù)域時(shí)間逆轉(zhuǎn)成像原理
        3.3.1 Mindlin板理論
        3.3.2 散射波場(chǎng)的逆推重構(gòu)
        3.3.3 入射波場(chǎng)的構(gòu)建
        3.3.4 互相關(guān)條件
    3.4 本章小結(jié)
第四章 Lamb波鋁板損傷檢測(cè)的數(shù)值模擬
    4.1 引言
    4.2 有限元模擬的建立
        4.2.1 COMSOL軟件簡(jiǎn)介
        4.2.2 模型簡(jiǎn)化
        4.2.3 模型參數(shù)的設(shè)定
        4.2.4 模型載荷及邊界條件
        4.2.5 網(wǎng)格劃分及步長(zhǎng)設(shè)置
    4.3 基于群延時(shí)的線性映射頻散補(bǔ)償法的數(shù)值仿真研究
        4.3.1 二維模型的建立
        4.3.2 Winger-Ville時(shí)頻脊線的提取
        4.3.3 基于時(shí)延脊線的頻散去除
    4.4 Lamb波損傷定位的數(shù)值模擬
        4.4.1 超聲Lamb波在板中的傳播
        4.4.2 Mindlin板理論合理性的仿真驗(yàn)證
        4.4.3 結(jié)構(gòu)中損傷散射信號(hào)的提取
        4.4.4 基于全域-局部損傷定位的仿真結(jié)果分析
            4.4.4.1 陣列波束形成討論
            4.4.4.2 成像結(jié)果誤差定義
            4.4.4.3 模型Ⅰ分析
            4.4.4.4 模型Ⅱ分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 Lamb波鋁板損傷檢測(cè)的實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 引言
    5.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建
        5.2.1 材料參數(shù)及損傷的設(shè)置
        5.2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備的介紹
        5.2.3 實(shí)驗(yàn)中試件鋁板取點(diǎn)設(shè)置
    5.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與分析
        5.3.1 基于時(shí)頻脊線方法重構(gòu)信號(hào)
        5.3.2 SPWVD時(shí)頻分析
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
        5.4.1 缺陷類(lèi)型Ⅰ的成像結(jié)果分析
        5.4.2 缺陷類(lèi)型Ⅱ的成像結(jié)果分析
    5.5 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文



本文編號(hào)：3863722