基于PZT和Lamb波法的檢測(cè)技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)在線的進(jìn)行監(jiān)測(cè),在結(jié)構(gòu)損傷的初期能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題,從而可以避免由結(jié)構(gòu)失效帶來(lái)的損失,因此具有重要的研究意義。本文以PZT特性和Lamb波理論為基礎(chǔ),以薄鋁板為研究對(duì)象,利用Lamb波法主動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)鋁板中的損傷進(jìn)行了定位研究,通過(guò)實(shí)驗(yàn)和仿真相結(jié)合進(jìn)行了驗(yàn)證。本文的主要研究?jī)?nèi)容有以下幾個(gè)方面:首先,介紹了彈性波、Lamb波的相關(guān)理論及傳播特性,在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)出Lamb波的波動(dòng)方程,然后對(duì)Lamb波波動(dòng)方程進(jìn)行變形,得到用于MATLAB編程的Lamb波波動(dòng)方程并進(jìn)行模擬求解,繪制出了Lamb波的頻散曲線。然后,闡述了壓電元件的類別及特性,確定了本次研究采用的PZT型號(hào),利用ANSYS仿真軟件對(duì)其進(jìn)行模態(tài)分析,確定出Lamb波的最佳中心頻率,并利用MATLAB軟件對(duì)Lamb波的激勵(lì)形式進(jìn)行比較,最終完成Lamb波激勵(lì)信號(hào)的參數(shù)選擇。其次,利用ABAQUS對(duì)Lamb波在健康鋁板和損傷鋁板中的傳播過(guò)程進(jìn)行仿真模擬。對(duì)鋁板損傷前后的仿真結(jié)果進(jìn)行分析,實(shí)現(xiàn)鋁板中損傷的定位,驗(yàn)證了利用橢圓法對(duì)鋁板損傷定位的有限元模擬的可行性。然后在ABAQUS中建立不同的損傷模... 

【文章來(lái)源】：武漢工程大學(xué)湖北省

【文章頁(yè)數(shù)】：93 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)
        1.2.1 傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)
        1.2.2 當(dāng)前檢測(cè)技術(shù)
    1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國(guó)外研究現(xiàn)狀
    1.4 論文的主要內(nèi)容與安排
第2章 Lamb波基本理論及MATLAB仿真
    2.1 橫波與縱波的波動(dòng)方程
    2.2 Lamb波理論
        2.2.1 Lamb波概念和頻散特性
        2.2.2 Lamb波波動(dòng)方程的推導(dǎo)
        2.2.3 Lamb波頻散曲線的MATLAB模擬
    2.3 本章小結(jié)
第3章 PZT模態(tài)分析及Lamb波激勵(lì)信號(hào)參數(shù)選擇
    3.1 壓電元件
        3.1.1 壓電元件的類別
        3.1.2 壓電元件特性參數(shù)
    3.2 壓電效應(yīng)和壓電方程
        3.2.1 壓電效應(yīng)
        3.2.2 壓電方程
    3.3 PZT模態(tài)分析
        3.3.1 仿真過(guò)程
        3.3.2 結(jié)果分析
    3.4 Lamb波激勵(lì)信號(hào)參數(shù)選擇
        3.4.1 加窗函數(shù)
        3.4.2 中心頻率
        3.4.3 波峰數(shù)
        3.4.4 幅值
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于ABAQUS的 Lamb波法損傷定位仿真分析
    4.1 基于ABAQUS仿真分析的基本過(guò)程
    4.2 Lamb波檢測(cè)鋁板損傷的模擬
        4.2.1 模型創(chuàng)建
        4.2.2 網(wǎng)格劃分
        4.2.3 分析步設(shè)置
        4.2.4 Lamb波激勵(lì)信號(hào)的加載
    4.3 鋁板損傷定位的仿真結(jié)果及分析
    4.4 不同損傷模型的Lamb波傳播能量的探討
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于Lamb波法的結(jié)構(gòu)損傷定位實(shí)驗(yàn)研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的構(gòu)建
        5.1.1 硬件系統(tǒng)
        5.1.2 軟件系統(tǒng)
        5.1.3 實(shí)驗(yàn)步驟
        5.1.4 實(shí)驗(yàn)試件模型
        5.1.5 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
    5.2 損傷的橢圓定位原理
        5.2.1 時(shí)間延遲
        5.2.2 橢圓定位原理
    5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析
    5.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的定位對(duì)比分析
    5.5 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士期間已發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Lamb波頻散特性的數(shù)值仿真研究[J]. 張燕,龔立嬌.  壓電與聲光. 2014(05)
[2]Lamb波在對(duì)接焊縫中的傳播特性及影響因素[J]. 吳斌,崔辰悅,張也弛,何存富.  應(yīng)用基礎(chǔ)與工程科學(xué)學(xué)報(bào). 2014(04)
[3]Lamb波結(jié)合相控陣技術(shù)的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)[J]. 張宇,余龍,閆云聚.  振動(dòng).測(cè)試與診斷. 2013(06)
[4]蓬勃發(fā)展的我國(guó)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)[J]. 耿榮生,景鵬.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2013(22)
[5]壓電陶瓷微位移驅(qū)動(dòng)器建模與控制[J]. 劉泊,郭建英,孫永全.  光學(xué)精密工程. 2013(06)
[6]復(fù)合材料無(wú)損檢測(cè)中Lamb波的優(yōu)化[J]. 李迎.  聲學(xué)技術(shù). 2011(03)
[7]基于時(shí)間反轉(zhuǎn)理論的聚焦Lamb波結(jié)構(gòu)損傷成像[J]. 張海燕,孫修立,曹亞萍,陳先華,于建波.  物理學(xué)報(bào). 2010(10)
[8]利用Lamb波的薄板結(jié)構(gòu)多點(diǎn)損傷識(shí)別試驗(yàn)[J]. 閻石,張海鳳,蒙彥宇.  沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(04)
[9]Lamb波雙面激勵(lì)方法及其在近鄰損傷監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J]. 蔡建,袁慎芳,張逍越,王強(qiáng).  南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào). 2010(01)
[10]無(wú)鉛壓電陶瓷研究進(jìn)展[J]. 賃敦敏,鄭蕎佶,伍曉春,徐成剛,畢劍,高道江.  四川師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2010(01)

博士論文
[1]基于Lamb波的航空復(fù)合材料板結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別技術(shù)方法研究[D]. 馮勇明.南京航空航天大學(xué) 2012
[2]Lamb波時(shí)間反轉(zhuǎn)方法及其在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究[D]. 王強(qiáng).南京航空航天大學(xué) 2009

碩士論文
[1]基于PZT的LAMB波法金屬結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究[D]. 彭甜.武漢理工大學(xué) 2015
[2]基于Lamb波層析成像技術(shù)的結(jié)構(gòu)裂紋監(jiān)測(cè)與評(píng)估[D]. 胥靜.南京郵電大學(xué) 2015
[3]鈦酸鋇基陶瓷的制備及摻雜改性研究[D]. 周舟.廣東工業(yè)大學(xué) 2014
[4]Lamb波在板中缺陷檢測(cè)的有限元模擬和實(shí)驗(yàn)研究[D]. 董彥磊.電子科技大學(xué) 2013
[5]基于Lamb波的結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別試驗(yàn)研究[D]. 張圣金.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[6]Lamb波在結(jié)構(gòu)中的傳播特性研究[D]. 張恒萍.南京航空航天大學(xué) 2006
[7]基于Lamb波主動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷定位研究[D]. 徐穎娣.南京航空航天大學(xué) 2004



本文編號(hào)：3431351