飛機結(jié)構(gòu)腐蝕損傷會顯著降低飛機結(jié)構(gòu)的安全性能,危害飛行安全。本文提出一種基于導波的航空結(jié)構(gòu)腐蝕損傷概率重建算法用于航空結(jié)構(gòu)腐蝕損傷的在線監(jiān)測。針對結(jié)構(gòu)上真實的腐蝕損傷,本文比較采用了不同類型損傷因子表征Lamb波參考信號和監(jiān)測信號的相關性,并作為損傷概率重建算法中的圖像重建參數(shù);根據(jù)損傷概率重建算法的成像結(jié)果,提出了一種融合損傷因子方法對腐蝕深度進行評估,同時采用超聲檢測方法測量了結(jié)構(gòu)上的腐蝕損傷與上述方法進行了對比。實驗結(jié)果表明,該方法有效實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)腐蝕損傷的定位和腐蝕深度的評估,對指導飛機結(jié)構(gòu)腐蝕維護保養(yǎng)具有重要意義。本文的主要研究內(nèi)容有:(1)研究和分析了結(jié)構(gòu)中導波的傳播特性及結(jié)構(gòu)上腐蝕損傷對導波傳播的影響,結(jié)合壓電傳感器在結(jié)構(gòu)中激勵Lamb波的方法確定了用于飛機結(jié)構(gòu)腐蝕損傷監(jiān)測的Lamb波模式和激勵中心頻率,通過實驗方法研究了五種不同損傷因子對腐蝕損傷的監(jiān)測能力。(2)對結(jié)構(gòu)上的腐蝕損傷采用超聲C掃描方法進行了無損檢測研究,通過超聲C掃描方法獲得了結(jié)構(gòu)表面的腐蝕損傷成像結(jié)果,同時對不同深度的腐蝕損傷利用超聲C掃描方法進行了腐蝕深度測量。(3)在結(jié)構(gòu)上獲得了真實的腐蝕損傷,采用損傷概率重建算法(Reconstruction algorithm for probabilistic inspection of damage,RAPID)對結(jié)構(gòu)表面的腐蝕損傷進行了定位研究,采用三種融合損傷因子方法獲得了結(jié)構(gòu)上腐蝕深度評估函數(shù),實驗驗證了腐蝕損傷定位和深度評估結(jié)果。
【學位單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：V267
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
注釋表
縮略詞
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 飛機結(jié)構(gòu)腐蝕損傷的無損檢測與結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測
        1.2.1 飛機結(jié)構(gòu)腐蝕的無損檢測方法
        1.2.2 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術
    1.3 飛機結(jié)構(gòu)腐蝕監(jiān)測國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究的主要內(nèi)容
第二章 結(jié)構(gòu)中導波的傳播特性研究及腐蝕影響分析
    2.1 Lamb波在結(jié)構(gòu)中傳播特性分析
    2.2 壓電效應與Lamb波的激勵和傳感
        2.2.1 壓電效應與壓電傳感器激勵傳感模型
        2.2.2 Lamb波的正弦調(diào)制激勵
    2.3 腐蝕特征的損傷因子表示
        2.3.1 與相位特征有關損傷因子
        2.3.2 與幅值特征有關損傷因子
        2.3.3 綜合幅值和相位特征損傷因子
    2.4 腐蝕影響Lamb波傳播特性的實驗研究
        2.4.1 實驗目的與設置
        2.4.2 用于腐蝕監(jiān)測Lamb波模式分析
        2.4.3 腐蝕對Lamb波幅值相位影響
        2.4.4 損傷因子對腐蝕程度表征結(jié)果
        2.4.5 不同路徑上的損傷因子比較
    2.5 本章小結(jié)
第三章 結(jié)構(gòu)腐蝕的超聲C掃描無損檢測方法
    3.1 超聲C掃描無損檢測方法原理
        3.1.1 超聲A掃描檢測原理
        3.1.2 腐蝕深度測量方法
    3.2 .超聲C掃描無損檢測系統(tǒng)設置
        3.2.1 不連續(xù)交界面反射波形分析
        3.2.2 探頭選擇與厚度測量最小分辨率
        3.2.3 超聲波波速校準
    3.3 結(jié)構(gòu)腐蝕損傷的超聲C掃描檢測實驗
        3.3.1 實驗目的與超聲C掃描檢測過程
        3.3.2 腐蝕損傷成像與深度測量結(jié)果
    3.4 本章小結(jié)
第四章 基于導波的損傷概率重建算法研究與仿真
    4.1 基于Lamb波的損傷概率重建算法原理
        4.1.1 單條路徑上的橢圓概率成像方法原理
        4.1.2 傳感器陣列中的損傷概率重建算法原理
    4.2 基于COMSOLMultiphysics的RAPID方法有限元仿真
        4.2.1 有限元和COMSOLMultiphysics簡介
        4.2.2 壓電片在結(jié)構(gòu)中激勵和傳感Lamb波原理
        4.2.3 COMSOLMultiphysics壓電仿真模型的建立
    4.3 COMSOLMultiphysics仿真數(shù)據(jù)分析和RAPID成像
        4.3.1 COMSOLMultiphysics仿真數(shù)據(jù)中全部路徑損傷因子分析
        4.3.2 COMSOLMultiphysics仿真數(shù)據(jù)的RAPID成像與定位分析
    4.4 基于融合損傷因子的腐蝕深度評估原理
        4.4.1 多通道信息融合技術
        4.4.2 融合損傷因子定義
        4.4.3 腐蝕損傷的深度評估方法
    4.5 本章小結(jié)
第五章 飛機結(jié)構(gòu)腐蝕的導波監(jiān)測方法實驗驗證
    5.1 實驗目的與設置
    5.2 腐蝕設置與實驗流程
        5.2.1 結(jié)構(gòu)上真實腐蝕損傷設置
        5.2.2 腐蝕監(jiān)測實驗流程
    5.3 超聲C掃描無損檢測結(jié)果分析
    5.4 全部路徑損傷因子分析
    5.5 腐蝕損傷的RAPID成像結(jié)果分析
    5.6 腐蝕深度評估結(jié)果分析
    5.7 本章小結(jié)
第六章 論文總結(jié)與研究展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 腐蝕監(jiān)測研究展望
參考文獻
致謝
在學期間的研究成果及發(fā)表的學術論文

【參考文獻】

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本文編號：2842309