基于壓電傳感器和Lamb波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測（SHM）技術(shù)是航空應用中的一個研究熱點,但在航空服役環(huán)境中,多種隨時間變化的因素會影響Lamb波的傳播特性,造成Lamb波信號特征無法反映結(jié)構(gòu)真實狀態(tài),直接影響損傷監(jiān)測可靠性和穩(wěn)定性。針對該問題,本文研究載荷這種典型的影響因素,從靜載荷對Lamb波傳播的影響機理、靜載荷對Lamb波傳播影響的實驗規(guī)律分析、靜載荷下Lamb波傳播建模仿真方法三方面展開靜載荷下Lamb波傳播特性的研究,主要研究工作如下:（1）首先基于壓電效應和Lamb波傳播的基本原理,研究建立了靜載荷作用下基于壓電傳感器的Lamb波激勵、傳播和傳感模型,然后從理論上分析了靜載荷對Lamb波波速和幅值的影響機理,包括由于載荷引起的聲彈性效應導致波速的變化以及載荷引起的壓電本構(gòu)方程的非線性變化導致的Lamb波傳播幅值的變化。（2）開展了靜載荷作用下Lamb波傳播特性的實驗研究,從不同的Lamb波頻率、結(jié)構(gòu)厚度和載荷方向三個方面系統(tǒng)研究并總結(jié)了靜載荷對Lamb波波速和幅值的影響規(guī)律,與上述靜載荷對Lamb波傳播特性的影響機理分析的結(jié)果基本吻合,并在此基礎上建立了靜載荷對主要壓電常數(shù)影響的... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

主動的壓電-Lamb波SHM系統(tǒng)示意圖

局限于平行波傳播方向的載荷，對其他方向上的載荷作用下的聲彈性效應也進行了理論分析，引入超彈性材料即考慮載荷作用導致的結(jié)構(gòu)應力-應變本構(gòu)關(guān)系的微弱非線性變化，從而利用載荷作用下的非對稱三階剛度矩陣來計算Lamb波在鋁板中各個方向傳播的頻散曲線，典型結(jié)果如圖1.3所示。根據(jù)他們的研究：相速度隨載荷變化時會受到頻厚積的影響，當Lamb波傳播方向與載荷方向相同時，Lamb波低階相速度隨載荷增大而成比例減小。由于應力引起的板結(jié)構(gòu)的各向異性，相速度的變化也與載荷方向相關(guān)。但是具體的Lamb波頻率、板厚和載荷方向?qū)ο嗨俣入S載荷變化的規(guī)律在他們的研究中沒有給出。（a）A0模式中不同載荷大小對相速度影響 （b）S0模式中不同載荷大小對相速度影響

南京航空航天大學碩士學位論文波的傳播方向與載荷方向相同，在鋁試件上的典型結(jié)果如圖1.4所示�？梢钥闯觯珹0模式在低頻情況下，飛行時間斜率為負，意味著A0模式的相速度是隨載荷增大而變快的；高頻A0和S0模式的相速度是隨載荷增大而變慢的。在這項實驗中他們的高頻達到了500-800kHz，結(jié)合他們使用的鋁板厚度，此時A0和S0已經(jīng)發(fā)生混疊，所以他們關(guān)于A0和S0模式相速度的統(tǒng)計信息的準確性存在疑問。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]板中正交靜應力與Lamb波波速關(guān)系探討[J]. 王軍,王寅觀.  聲學技術(shù). 2008(03)
[2]金屬薄板中Lamb波波速與靜應力關(guān)系的理論研究[J]. 王軍,王寅觀.  聲學學報. 2006(06)



本文編號：3475560