【摘要】：在交通運輸、航空航天等機械領(lǐng)域,板狀結(jié)構(gòu)應(yīng)用非常廣泛,如飛機機翼、列車機身等。這類結(jié)構(gòu)在受到外部因素影響時,結(jié)構(gòu)的某些部位易產(chǎn)生損傷,從而損害結(jié)構(gòu)的性能。針對板狀結(jié)構(gòu),工程技術(shù)人員提出了各種各樣的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法,比如超聲導(dǎo)波檢測、機電阻抗檢測等。然而,這些檢測方法在單獨使用時都體現(xiàn)出了一定的局限性。如超聲Lamb波檢測,雖然Lamb波傳播距離遠、損傷定位準(zhǔn)確,但局部靈敏度低,對損傷程度和類型的識別上并不理想;再如阻抗檢測,局部靈敏度雖然很高,但檢測范圍有限,且損傷定位困難。針對此問題,本文提出一種將導(dǎo)波和阻抗結(jié)合運用于板狀結(jié)構(gòu)健康檢測的方法,以實現(xiàn)損傷的準(zhǔn)確定位,并定性識別出損傷的程度和類型。此外,為了實現(xiàn)板材損傷程度的精確定量,將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)處理技術(shù)用于阻抗檢測的信號分析和處理,結(jié)果表明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠提高阻抗檢測的損傷識別能力。本文的主要工作和成果如下:(1)深入剖析了 Lamb波的傳播機理,并對Lamb波的兩種基本形式(對稱模態(tài)和反對稱模態(tài))進行了分解。利用Raleigh-Lamb頻率方程求解出Lamb波在鋁板中的頻散曲線,通過圖示說明了 Lamb波的群速度、相速度以及模態(tài)隨頻厚積變化的關(guān)系。(2)詳細說明了鐵磁材料的磁致伸縮效應(yīng),并在此效應(yīng)的基礎(chǔ)上推導(dǎo)出機磁阻抗的理論計算公式。然后,對理論計算公式進行等效轉(zhuǎn)換,結(jié)合換能器自身的屬性(如電阻、電感及磁電耦合系數(shù)等),推導(dǎo)出可以實際應(yīng)用的機磁阻抗測量公式。(3)對Lamb波集成機磁阻抗復(fù)合檢測的機理、實驗儀器、測試方法以及信號處理方式進行詳細的說明,并提出一個綜合損傷指數(shù),以實現(xiàn)兩種測試信號的數(shù)據(jù)融合。該指數(shù)融合了兩種方法分別檢測時的損傷特征指數(shù),根據(jù)指數(shù)的數(shù)值變化特征,可以尋找出指數(shù)隨損傷屬性(如類型、程度等)變化的關(guān)系。(4)對Lamb波和機磁阻抗檢測分別進行了仿真研究,通過激勵帶有不同類型和大小缺陷的鋁板,取得響應(yīng)信號并進行轉(zhuǎn)換運算求得損傷指數(shù),并代入設(shè)計的綜合損傷指數(shù)算法之中,得出綜合損傷指數(shù)并進行比對,最終論證了綜合損傷指數(shù)可以用于定性區(qū)別損傷的程度和類型。(5)為實現(xiàn)鋁板損傷程度的定量識別,將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)用于機磁阻抗信號的分析和處理。通過建立鋁板數(shù)值模型,測得鋁板的機磁阻抗,并將取得的機磁阻抗數(shù)據(jù)代入神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進行訓(xùn)練和測試,證明神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)能夠定量識別鋁板損傷程度。
【學(xué)位授予單位】：大連交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB302.5
【圖文】：

動在介質(zhì)中傳播從而形成超聲波。按照波動中質(zhì)點振動方向與波的傳播方向的不同，逡逑可以將波動分為多種波形，在超聲檢測中常用的波形有縱波、橫波、表面波（瑞利波）逡逑和Ｌａｍｂ波�？v波是指質(zhì)點振動方向平行于波的傳播方向的一種波形，如圖２．１（ａ）所示。逡逑當(dāng)交替變化的拉應(yīng)力和壓應(yīng)力作用于彈性介質(zhì)時，介質(zhì)會產(chǎn)生交替變化的伸縮形變或逡逑體積變化，又由于介質(zhì)中的彈性恢復(fù)力會迫使其恢復(fù)原貌，故而形成振動并在介質(zhì)中逡逑傳播。橫波是指質(zhì)點振動方向垂直于波的傳播方向的一種波形，是彈性介質(zhì)受到交變逡逑剪切力的作用時，發(fā)生剪切變形而產(chǎn)生的，如圖２．１（ｂ）所示。由于剪切力不能在氣體和逡逑液體中傳播，故而，橫波只能在固體介質(zhì)中傳播。表面波是僅在半無限大固體介質(zhì)的逡逑表面或與其他介質(zhì)的界面及其附近傳播而不深入到固體內(nèi)部傳播的波形的總稱。瑞利逡逑波是表面波的一種，是在半無限大固體介質(zhì)與氣體或液體介質(zhì)的交界面上產(chǎn)生，并沿逡逑界面?zhèn)鞑サ囊环N波形。Ｌａｍｂ波是一種沿薄板延伸方向傳播的波形，是將振動傾斜入射逡逑到薄板中而產(chǎn)生的。Ｌａｍｂ波傳播時板中質(zhì)點的振動情況與表面波不同

大連交通大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文頻率方程，得到的群速度和相速度頻散曲線分別如圖２．３和圖２．４所示，其中代表對稱模態(tài)（ＳＯ，ＳＩ，邋Ｓ２，……），紅色實線代表反對稱模態(tài)（ＡＯ，Ａｌ，Ａ２，＿群速度頻散曲線逡逑

Ｆｉｇ．邋３．３邋Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ邋ｃｕｒｖｅｓ邋ｏｆ邋ｔｙｐｉｃａｌ邋ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ邋ｍａｔｅｒｉａｌｓ逡逑／／的值很小時，磁化過程是可逆的，５－／／曲線在原點的斜率可近磁導(dǎo)率，稱為初始磁導(dǎo)率，表示為逡逑＾邋＝邋ｉ＾０Ｏ＼Ｈ＝０，Ｂ＝０曲線初始部分以外的每一點處的斜率，稱為微分磁導(dǎo)率，表示為逡逑使用情況下，一個大的靜態(tài)磁場之上同時存在一個小的周期性分量曲線上產(chǎn)生一個小滯環(huán)，且５－７／曲線上的工作點也由大的靜態(tài)磁場在該運行點處的斜率被定義為可逆磁導(dǎo)率。逡逑場大小和動態(tài)磁場的頻率共同決定了可逆磁導(dǎo)率的大小。逡逑

【參考文獻】

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本文編號：2757261