基于PZT和Lamb波法的檢測技術(shù)能夠?qū)崟r在線的進行監(jiān)測,在結(jié)構(gòu)損傷的初期能及時發(fā)現(xiàn)問題,從而可以避免由結(jié)構(gòu)失效帶來的損失,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,以薄鋁板為研究對象,利用Lamb波法主動監(jiān)測技術(shù)對鋁板中的損傷進行了定位研究,通過實驗和仿真相結(jié)合進行了驗證。本文的主要研究內(nèi)容有以下幾個方面:首先,介紹了彈性波、Lamb波的相關(guān)理論及傳播特性,在此基礎上推導出Lamb波的波動方程,然后對Lamb波波動方程進行變形,得到用于MATLAB編程的Lamb波波動方程并進行模擬求解,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,利用ANSYS仿真軟件對其進行模態(tài)分析,確定出Lamb波的最佳中心頻率,并利用MATLAB軟件對Lamb波的激勵形式進行比較,最終完成Lamb波激勵信號的參數(shù)選擇。其次,利用ABAQUS對Lamb波在健康鋁板和損傷鋁板中的傳播過程進行仿真模擬。對鋁板損傷前后的仿真結(jié)果進行分析,實現(xiàn)鋁板中損傷的定位,驗證了利用橢圓法對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... 

【文章來源】：武漢工程大學湖北省

【文章頁數(shù)】：93 頁

【學位級別】：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)測技術(shù)
        1.2.1 傳統(tǒng)檢測技術(shù)
        1.2.2 當前檢測技術(shù)
    1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 國外研究現(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波波動方程的推導
        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波激勵信號參數(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 壓電效應和壓電方程
        3.2.1 壓電效應
        3.2.2 壓電方程
    3.3 PZT模態(tài)分析
        3.3.1 仿真過程
        3.3.2 結(jié)果分析
    3.4 Lamb波激勵信號參數(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仿真分析的基本過程
    4.2 Lamb波檢測鋁板損傷的模擬
        4.2.1 模型創(chuàng)建
        4.2.2 網(wǎng)格劃分
        4.2.3 分析步設置
        4.2.4 Lamb波激勵信號的加載
    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)損傷定位實驗研究
    5.1 實驗平臺的構(gòu)建
        5.1.1 硬件系統(tǒng)
        5.1.2 軟件系統(tǒng)
        5.1.3 實驗步驟
        5.1.4 實驗試件模型
        5.1.5 實驗平臺
    5.2 損傷的橢圓定位原理
        5.2.1 時間延遲
        5.2.2 橢圓定位原理
    5.3 實驗結(jié)果及分析
    5.4 實驗結(jié)果與仿真結(jié)果的定位對比分析
    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
攻讀碩士期間已發(fā)表的論文
致謝


【參考文獻】：
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.  應用基礎與工程科學學報. 2014(04)
[3]Lamb波結(jié)合相控陣技術(shù)的結(jié)構(gòu)損傷檢測[J]. 張宇,余龍,閆云聚.  振動.測試與診斷. 2013(06)
[4]蓬勃發(fā)展的我國無損檢測技術(shù)[J]. 耿榮生,景鵬.  機械工程學報. 2013(22)
[5]壓電陶瓷微位移驅(qū)動器建模與控制[J]. 劉泊,郭建英,孫永全.  光學精密工程. 2013(06)
[6]復合材料無損檢測中Lamb波的優(yōu)化[J]. 李迎.  聲學技術(shù). 2011(03)
[7]基于時間反轉(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.  物理學報. 2010(10)
[8]利用Lamb波的薄板結(jié)構(gòu)多點損傷識別試驗[J]. 閻石,張海鳳,蒙彥宇.  沈陽建筑大學學報(自然科學版). 2010(04)
[9]Lamb波雙面激勵方法及其在近鄰損傷監(jiān)測中的應用[J]. 蔡建,袁慎芳,張逍越,王強.  南京航空航天大學學報. 2010(01)
[10]無鉛壓電陶瓷研究進展[J]. 賃敦敏,鄭蕎佶,伍曉春,徐成剛,畢劍,高道江.  四川師范大學學報(自然科學版). 2010(01)

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

碩士論文
[1]基于PZT的LAMB波法金屬結(jié)構(gòu)損傷識別研究[D]. 彭甜.武漢理工大學 2015
[2]基于Lamb波層析成像技術(shù)的結(jié)構(gòu)裂紋監(jiān)測與評估[D]. 胥靜.南京郵電大學 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 2014
[4]Lamb波在板中缺陷檢測的有限元模擬和實驗研究[D]. 董彥磊.電子科技大學 2013
[5]基于Lamb波的結(jié)構(gòu)損傷識別試驗研究[D]. 張圣金.哈爾濱工業(yè)大學 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 2006
[7]基于Lamb波主動監(jiān)測技術(shù)的復合材料結(jié)構(gòu)損傷定位研究[D]. 徐穎娣.南京航空航天大學 2004



本文編號：3431351