本文關(guān)鍵詞：基于壓電晶片陣列的復(fù)合材料層合板損傷檢測(cè)研究

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【摘要】：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)是一個(gè)內(nèi)容涉及材料、力學(xué)、測(cè)控以及信息通信等多學(xué)科綜合交叉的前沿研究方向,至今國(guó)內(nèi)外圍繞該技術(shù)已經(jīng)進(jìn)行了近20年的研究。先進(jìn)的復(fù)合材料由于比強(qiáng)度和比剛度高等特點(diǎn),可以達(dá)到減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和提高飛機(jī)結(jié)構(gòu)性能的目的,在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用越來(lái)越多,因此其結(jié)構(gòu)的可靠性和安全性是需要考慮的問(wèn)題。復(fù)合材料在制造和使用過(guò)程中,不可避免的會(huì)受到不同程度的損傷,尤其是沖擊和疲勞造成的基體開(kāi)裂、內(nèi)部分層和纖維斷裂損傷等,這些損傷的不斷累積,會(huì)大大降低飛機(jī)的安全性能,如果不能夠及時(shí)的發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)中可能存在的損傷,那么有可能造成災(zāi)難性的后果,所以對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行損傷監(jiān)測(cè)研究顯得極其重要�；贚amb波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)中的裂紋和分層等小損傷比較敏感,被認(rèn)為是目前比較有效的結(jié)構(gòu)在線損傷監(jiān)測(cè)方法,已經(jīng)成為一個(gè)國(guó)際研究熱點(diǎn),并且具有廣闊的應(yīng)用前景。本文對(duì)基于壓電晶片陣列的復(fù)合材料層合板損傷檢測(cè)進(jìn)行了研究,為基于Lamb波的主動(dòng)結(jié)構(gòu)健康技術(shù)在實(shí)際工程中的應(yīng)用提供了一定的理論和應(yīng)用基礎(chǔ)。首先,對(duì)Lamb波的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了研究,探討了Lamb波在結(jié)構(gòu)中的傳播特性。介紹了壓電傳感器產(chǎn)生激勵(lì)信號(hào)的原理,推導(dǎo)了壓電晶片傳感器與復(fù)合材料層合板表面之間的作用關(guān)系,得到了傳感器等效的仿真模型。并對(duì)復(fù)合材料層合板的損傷建模方法進(jìn)行了介紹。接著,詳細(xì)地介紹了一套Lamb波在復(fù)合材料層合板中傳播的有限元仿真方法。分別對(duì)復(fù)合材料層合板在無(wú)損和有損的條件下Lamb波的傳播進(jìn)行了有限元模擬,得到了Lamb波在結(jié)構(gòu)中的傳播過(guò)程,給出了傳感器陣列所接收到的位移響應(yīng)信號(hào)。分別對(duì)復(fù)合材料層合板在不同損傷情況下進(jìn)行了損傷識(shí)別的仿真計(jì)算。最后,對(duì)傳感器接收到的位移響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行了數(shù)據(jù)處理,判斷了結(jié)構(gòu)中損傷的存在,并通過(guò)典型頻域法的快速傅立葉變換對(duì)信號(hào)進(jìn)行了處理,進(jìn)一步驗(yàn)證了損傷的存在,并對(duì)復(fù)合材料層合板在不同損傷情況下得到的結(jié)果進(jìn)行了比較分析。
【關(guān)鍵詞】：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè) Lamb波 壓電晶片陣列 復(fù)合材料層合板 損傷識(shí)別
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V267.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 緒論9-18
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)10-12
• 1.2.2 結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)12-13
• 1.2.3 基于Lamb波的主動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)13-16
• 1.3 本文的主要研究?jī)?nèi)容16-18
• 第2章 LAMB波傳播特性及建模方法研究18-38
• 2.1 引言18
• 2.2 LAMB波的基礎(chǔ)理論18-30
• 2.2.1 Lamb波概述18-20
• 2.2.2 Lamb波在各向同性材料板中的傳播特性20-26
• 2.2.3 Lamb波在復(fù)合材料板中的傳播特性26-30
• 2.3 壓電晶片傳感器的建模方法30-36
• 2.4 復(fù)合材料層合板損傷建模方法36-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 第3章 LAMB波在復(fù)合材料層合板中傳播的仿真計(jì)算38-58
• 3.1 引言38-39
• 3.2 LAMB波在無(wú)損復(fù)合材料層合板中傳播過(guò)程的仿真計(jì)算39-50
• 3.2.1 不考慮粘性界面層的仿真計(jì)算41-47
• 3.2.2 考慮粘性界面層的仿真計(jì)算47-50
• 3.3 LAMB波在有損復(fù)合材料層合板中傳播過(guò)程的仿真計(jì)算50-57
• 3.3.1 不考慮粘性界面層的仿真計(jì)算50-52
• 3.3.2 考慮粘性界面層的仿真計(jì)算52-57
• 3.4 本章小結(jié)57-58
• 第4章 復(fù)合材料層合板損傷識(shí)別分析58-72
• 4.1 引言58
• 4.2 通過(guò)LAMB波的傳播過(guò)程進(jìn)行損傷識(shí)別58-59
• 4.3 通過(guò)位移響應(yīng)信號(hào)進(jìn)行損傷識(shí)別59-65
• 4.4 通過(guò)信號(hào)處理方法進(jìn)行損傷識(shí)別65-69
• 4.5 損傷成像算法69-71
• 4.6 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 致謝80

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