平板結(jié)構(gòu)廣泛應(yīng)用于飛機(jī)、船舶與海洋工程等領(lǐng)域中,局部結(jié)構(gòu)在復(fù)雜的環(huán)境因素和外界載荷的聯(lián)合作用下十分容易出現(xiàn)各類微小損傷,而隨著損傷的逐步發(fā)展,最終將造成結(jié)構(gòu)的失效破壞,因此發(fā)展平板結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測技術(shù)對于現(xiàn)代工業(yè)具有重要意義�；诔昐H波的損傷識(shí)別技術(shù)具有傳感器結(jié)構(gòu)簡單、系統(tǒng)能效比高,信號(hào)數(shù)據(jù)處理分析高效和對微小損傷敏感等諸多優(yōu)點(diǎn),可支持針對大型平板結(jié)構(gòu)的長期實(shí)時(shí)健康監(jiān)測。本文著眼于超聲SH波的激發(fā)-接收方式和損傷識(shí)別方法這兩大關(guān)鍵點(diǎn),依次通過理論推導(dǎo)、數(shù)值仿真分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方式,開展了基于超聲SH波的平板結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別應(yīng)用研究:（1）首先通過理論推導(dǎo)的方式研究了超聲SH波在自由平板中的傳播特性,并結(jié)合MATLAB軟件繪制了SH波在鋁板中的頻散曲線,驗(yàn)證了基礎(chǔ)模態(tài)SH波的非頻散特性,同時(shí)對基于超聲導(dǎo)波的損傷定位、損傷面積識(shí)別和損傷深度評估等方法進(jìn)行了介紹。（2）隨后研究了d₁₅式全向型SH波壓電換能器的原理及其結(jié)構(gòu)形式,采用有限元軟件ANSYS驗(yàn)證其全向激發(fā)和接收SH波的性能,并通過數(shù)值仿真分析確定了適用于平板結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的換能器結(jié)構(gòu)參數(shù)。（3）最后搭建了基于超聲... 

【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)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

自由平板中SH波示意圖

大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文首先介紹關(guān)于相速度pc的頻散曲線，相速度指的是導(dǎo)波中某恒定相位點(diǎn)沿著波傳播方向推進(jìn)的傳播速度，參考式（2.15）已知的SH波頻散方程顯式解和波數(shù)的定義式pkc，可將頻散方程改寫為以下形式：222222Tpncch（2.19）將相速度構(gòu)造為頻率和板厚的乘積，即頻厚積fd的函數(shù)d2h,2f，易由式（2.19）求解得到相速度的表達(dá)式如下：22224pTTfdcfdcfdnc（2.20）得到SH波相速度pc的顯示解后，采用MATLAB軟件，考慮波導(dǎo)為厚度2mm的鋁板，并以頻厚積fd為自變量，即可計(jì)算得到對應(yīng)的SH波前6個(gè)模態(tài)的相速度頻散曲線，如圖2.2所示。圖2.2鋁板中SH波的相速度頻散曲線Fig.2.2Phase-velocitydispersioncurveofSHwaveinaluminumplate12

大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文圖2.3鋁板中SH波的群速度頻散曲線Fig.2.3Group-velocitydispersioncurveofSHwaveinaluminumplate觀察SH波的相速度和群速度的頻散曲線后不難發(fā)現(xiàn)，隨著頻率升高，頻厚積增大，自由板中的SH模態(tài)也逐漸增多，除了基礎(chǔ)模態(tài)的SH之外，其他的SH波模態(tài)無論為對稱或反對稱模態(tài)皆存在頻散現(xiàn)象，波速將隨著頻率的變化而發(fā)生改變；而基礎(chǔ)模態(tài)的SH波則不存在頻散現(xiàn)象，其相速度和群速度都為波導(dǎo)的體剪切波波速Tc，因此在恒定頻率下激發(fā)SH波，其在厚度均勻的結(jié)構(gòu)中傳播速度將保持定值，這一傳播特性也使得基于超聲SH波的損傷識(shí)別方法在實(shí)際工程應(yīng)用中具有巨大的潛力。2.3損傷識(shí)別方法當(dāng)板結(jié)構(gòu)中存在損傷時(shí)，板中以圓形波陣面?zhèn)鞑サ膶?dǎo)波同損傷發(fā)生相互作用后，損傷等效于板中導(dǎo)波的二次波源向外發(fā)射導(dǎo)波，因此通過接收傳感器可采集得到損傷處散射波包的時(shí)域信號(hào)。相比于傳統(tǒng)無損檢測技術(shù)應(yīng)用的板中導(dǎo)波Lamb波，SH0波具有非頻散、同損傷相互作用后模態(tài)轉(zhuǎn)換少和單模態(tài)波包等顯著優(yōu)勢，因此通過特定的損傷識(shí)別方法可更高效且準(zhǔn)確地提取出散射波包攜有的損傷特征信息，實(shí)現(xiàn)損傷中心位置、損傷面積和損傷深度的識(shí)別和評估，從而為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)（SHM）提供結(jié)構(gòu)損傷狀況的定量信息。14

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號(hào)：3627519