發(fā)布時(shí)間：2018-03-21 23:13

  本文選題：Chirp信號(hào)　切入點(diǎn)：缺陷辨識(shí)　出處：《上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：板型結(jié)構(gòu)具有覆蓋面廣,易于組合形成大的空間體積和表面覆蓋,在現(xiàn)今航空航天、風(fēng)力發(fā)電、汽車制造等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。設(shè)備在長期的使用中會(huì)因材料老化、外界侵蝕或撞擊而出現(xiàn)不同類型的損傷,影響正常的工作運(yùn)轉(zhuǎn)。進(jìn)行板型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測和缺陷檢測,對(duì)保證結(jié)構(gòu)的完整性、運(yùn)行的安全性、提高設(shè)備使用壽命等具有重要意義。本文通過有限元模擬和實(shí)驗(yàn)兩種方式分析Lamb波對(duì)不同板中缺陷的檢測效果,使用寬頻Chirp信號(hào)作為激勵(lì)信號(hào)。實(shí)驗(yàn)中將Chirp信號(hào)加載到壓電片換能器(PZT)上激勵(lì)Lamb波,再由Chirp響應(yīng)計(jì)算得到相同條件下Tone burst激勵(lì)結(jié)果。主要研究內(nèi)容及成果如下：(1)使用Abaqus有限元模擬軟件建立鋁板有限元模型,用Chirp信號(hào)激勵(lì)S0模態(tài)導(dǎo)波,分析矩形、橢圓形兩種穿透缺陷散射到一檢測點(diǎn)的波形；由接收到的Chirp響應(yīng)計(jì)算得到模型在不同中心頻率5周期Tone burst信號(hào)以相同激勵(lì)加載方式下對(duì)應(yīng)模擬結(jié)果；通過計(jì)算得到的各缺陷對(duì)不同中心頻率Tone burst散射信號(hào)首次抵達(dá)波包峰值組成頻率-幅值序列,表征缺陷信息。經(jīng)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)頻率-幅值序列進(jìn)行訓(xùn)練和測試,實(shí)現(xiàn)缺陷類型和幾何尺寸的辨識(shí)。(2)詳細(xì)描述了橢圓成像算法實(shí)現(xiàn)原理。結(jié)合Chirp信號(hào)和有限元模擬方法分析不同中心頻率Tone burst激勵(lì)Lamb波響應(yīng)對(duì)6mm邊長矩形穿透缺陷的成像定位,觀察不同頻率缺陷散射信號(hào)橢圓定位的精度。發(fā)現(xiàn)隨著激勵(lì)信號(hào)頻率的提高,缺陷定位的精度亦出現(xiàn)提升。(3)分析了板中9mm直徑穿透缺陷散射信號(hào)各向分布情況�；谌毕輰�(duì)導(dǎo)波傳播的干擾效應(yīng),分析對(duì)稱式檢測位排布情況下接收信號(hào)的差異。利用對(duì)稱檢測位接收信號(hào)之差為兩檢測位接收散射信號(hào)之和的特點(diǎn),提出對(duì)稱式檢測位排布無基準(zhǔn)缺陷定位算法。通過有限元模擬驗(yàn)證該算法的正確性,實(shí)現(xiàn)缺陷定位成像。并介紹了該算法在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中面臨的一些問題。(4)使用Chirp信號(hào)作為激勵(lì),實(shí)驗(yàn)分析16層T300/QY8911碳纖維復(fù)合材料板結(jié)構(gòu)中不同頻率Lamb波傳播速度各向分布。分析了缺陷所處位置和激勵(lì)接收換能器路徑間的關(guān)系對(duì)接收信號(hào)的影響,通過具有陰影效應(yīng)路徑確定板中缺陷位置,缺陷是由直徑30mm的鋼柱通過橫波耦合劑耦合到結(jié)構(gòu)表面模擬而成。結(jié)合鄰近激勵(lì)接收傳感器路徑基準(zhǔn)信號(hào)和各頻率散射信號(hào)首次抵達(dá)波抵達(dá)時(shí)刻實(shí)現(xiàn)單個(gè)缺陷損傷區(qū)域的成像。
[Abstract]:Plate structure has a wide coverage, easy to form a large space volume and surface cover, which is widely used in aerospace, wind power generation, automobile manufacturing and other fields. Equipment in long-term use will be due to material aging, Different types of damage occur due to external erosion or impact, which affect normal working operation. Health monitoring and defect detection of plate structure can ensure the integrity of the structure and the safety of operation. It is of great significance to improve the service life of equipment. In this paper, the effect of Lamb wave on the detection of defects in different plates is analyzed by means of finite element simulation and experiment. The Chirp signal is loaded into the piezoelectric transducer to excite the Lamb wave by using the broadband Chirp signal as the excitation signal. Then the results of Tone burst excitation under the same conditions are obtained by Chirp response calculation. The main contents and results are as follows: 1) the finite element model of aluminum plate is established by using Abaqus finite element simulation software, the S0 mode guided wave is excited by Chirp signal, and the rectangle is analyzed. From the received Chirp response, the simulation results of the model are obtained under the same excitation loading mode for the Tone burst signals with different central frequencies. The Tone burst scattering signals with different center frequencies are calculated to form the frequency amplitude sequence for the first time to represent the defect information. The frequency amplitude sequence is trained and tested by BP neural network. In this paper, the principle of elliptical imaging algorithm is described in detail, and the imaging localization of Lamb waves excited by Tone burst at different center frequencies is analyzed by using Chirp signal and finite element simulation method. The accuracy of elliptical localization of scattering signals with different frequencies is observed. It is found that with the increase of the frequency of excitation signals, The distribution of 9mm diameter penetrating defect scattering signal in the plate is analyzed. Based on the interference effect of the defect on the guided wave propagation, the distribution of the scattering signal of the 9mm diameter penetrating defect in the plate is analyzed. This paper analyzes the difference of the received signal in the case of symmetrical detection bit arrangement. Using the difference of the symmetrical detection bit reception signal to be the sum of the received scattering signals of the two detection bits, In this paper, a new algorithm for locating defects without reference in symmetrical position detection is proposed. The correctness of the algorithm is verified by finite element simulation, and the defect location imaging is realized. Some problems faced by the algorithm in practical experiments are also introduced. The Chirp signal is used as the excitation. The velocity distribution of Lamb wave at different frequencies in 16-layer T300/QY8911 carbon fiber composite plate structure is analyzed experimentally. The influence of the position of defect and the path of exciting receiving transducer on the received signal is analyzed. The defect location in the plate is determined by a path with a shadow effect, The defect is simulated by the steel column with diameter 30mm coupled to the surface of the structure by means of a shear wave coupling agent. The imaging of a single defect damage region is realized by combining the reference signal of the path of the adjacent excitation receiving sensor and the scattering signal of each frequency at the first arrival time of the wave.
【學(xué)位授予單位】：上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB302.5

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本文編號(hào)：1645986