本文關(guān)鍵詞：基于應(yīng)變模態(tài)的壓電智能層合板結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別方法研究　出處：《南京航空航天大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：由于復(fù)合材料層合板在使用過程中容易出現(xiàn)損傷,這會(huì)導(dǎo)致其材料的綜合性能下降,有時(shí)會(huì)使結(jié)構(gòu)部件突然斷裂,本文針對(duì)此問題從航空航天工程應(yīng)用背景出發(fā),利用壓電智能系統(tǒng)對(duì)復(fù)合材料層合結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別分析。主要研究內(nèi)容如下:(1)從理論上對(duì)比分析了基于結(jié)構(gòu)固有頻率和應(yīng)變模態(tài)的損傷識(shí)別方法的優(yōu)缺點(diǎn),發(fā)現(xiàn)基于固有頻率的方法雖然可以檢測(cè)損傷,但是不能確定損傷的位置,而基于應(yīng)變模態(tài)的方法可以很好的對(duì)損傷進(jìn)行定位和定量分析。并用該理論為后面的模擬和試驗(yàn)分析提供技術(shù)支持。(2)模擬分析復(fù)合材料層合板損傷識(shí)別。復(fù)合材料損傷識(shí)別主要包括:損傷存在識(shí)別、損傷定位、損傷定量這三步,本文首先基于固有頻率,位移模態(tài)和應(yīng)變模態(tài)這三種方法對(duì)復(fù)合材料層合板進(jìn)行損傷分析,發(fā)現(xiàn)應(yīng)變模態(tài)對(duì)損傷識(shí)別效果最敏感,然后在基于應(yīng)變模態(tài)變化率、應(yīng)變模態(tài)變化差和應(yīng)變模態(tài)差分這三種方法對(duì)復(fù)合材料層合板進(jìn)行損傷識(shí)別分析,發(fā)現(xiàn)這三種方法對(duì)單點(diǎn)損傷識(shí)別效果都很好,但是只有應(yīng)變模態(tài)變化率能很好的對(duì)多點(diǎn)損傷進(jìn)行定位和定量分析。(3)通過試驗(yàn)來對(duì)復(fù)合材料層合板單點(diǎn)損傷識(shí)別。首先根據(jù)理論分析搭建試驗(yàn)平臺(tái);然后通過壓電應(yīng)變片采集壓電信號(hào)并通過濾波降噪及小波變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,得到幅頻信號(hào)并找出復(fù)合材料層合板的各階固有頻率及其對(duì)應(yīng)的幅值;然后根據(jù)得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行三次樣條插值從而得到復(fù)合材料層合板各階固有頻率下對(duì)應(yīng)的應(yīng)變模態(tài)振型圖,再通過對(duì)比有損和完好層合板的應(yīng)變模態(tài)振型圖可以找到損傷出現(xiàn)的大概位置;最后通過在損傷位置附件增加壓電應(yīng)變片的數(shù)量,達(dá)到對(duì)損傷進(jìn)行精確定位的目的。在對(duì)損傷進(jìn)行定位的基礎(chǔ)上,再用同樣的方法對(duì)損傷進(jìn)行定量分析。
[Abstract]:The composite laminates are prone to damage in the process of use, which will lead to the deterioration of the comprehensive properties of the materials, and sometimes make the structural parts suddenly break. This paper aims at this problem from the aerospace engineering application background. Damage identification and analysis of composite laminated structures using piezoelectric intelligent system. The main research contents are as follows: 1). The advantages and disadvantages of damage identification methods based on natural frequencies and strain modes of structures are compared and analyzed theoretically. It is found that the method based on natural frequency can detect the damage, but it can not determine the location of the damage. The method based on strain mode can be used to locate and quantitatively analyze the damage and provide technical support for the simulation and experimental analysis. The damage identification of composite laminates mainly includes: damage identification. Damage location and damage quantification are three steps. Firstly, based on the three methods of natural frequency, displacement mode and strain mode, the damage analysis of composite laminates is carried out, and it is found that the strain mode is the most sensitive to damage identification. Then based on strain mode change rate, strain mode variation difference and strain mode difference, the damage identification of composite laminated plate is carried out. It is found that these three methods are very effective for single point damage identification. But only the strain mode change rate can locate and quantitatively analyze the damage of multiple points. (3) the single point damage of composite laminates can be identified by experiments. Firstly, the test platform is built according to the theoretical analysis. Then the piezoelectric strain gauge is used to collect the voltage signal and the signal is processed by filtering and denoising and wavelet transform. The amplitude-frequency signal is obtained and the natural frequencies of the composite laminates and their corresponding amplitudes are found out. Then the cubic spline interpolation is carried out according to the obtained data to obtain the corresponding strain mode vibration pattern of composite laminated plates at different natural frequencies. Then, by comparing the modal pattern of the damaged and intact laminated plates, the location of the damage can be found. Finally, by increasing the number of piezoelectric strain gauges in the attachment of the damage position, the aim of accurate location of the damage is achieved. On the basis of the location of the damage, the same method is used to quantitatively analyze the damage.
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB33

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本文編號(hào)：1422994