本文關(guān)鍵詞：非線性Lamb波的測(cè)量與定量表征

  更多相關(guān)文章： 非線性Lamb波 積累效應(yīng) 特征參數(shù) 短時(shí)傅里葉變換 小波變換 疲勞損傷

【摘要】：本文針對(duì)目前線性Lamb波檢測(cè)結(jié)構(gòu)早期微損傷敏感度低的問題,通過開展對(duì)非線性Lamb波的基本傳播理論、時(shí)頻信號(hào)處理技術(shù)以及非線性Lamb波的測(cè)試系統(tǒng)等幾個(gè)方面問題的研究,實(shí)現(xiàn)基于非線性Lamb波的方法和小型壓電陶瓷片的激勵(lì)與傳感模型應(yīng)用于鋁板結(jié)構(gòu)的早期微裂紋及疲勞損傷。這為L(zhǎng)amb波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)提供了新的思路與方法,可望其促進(jìn)該技術(shù)的實(shí)用性進(jìn)程。全文的主要研究?jī)?nèi)容如下:首先,研究了非線性Lamb波的基本傳播理論。通過求解波動(dòng)方程證明非線性二次諧波的來源以及Lamb波的頻散方程,選擇了具有積累效應(yīng)的(S1,S2)對(duì)稱模式來檢測(cè)非線性性質(zhì),并給出了材料非線性特征參數(shù)。其次,設(shè)計(jì)了非線性Lamb波測(cè)試系統(tǒng)。重點(diǎn)對(duì)前置電荷放大器進(jìn)行了研制,其帶寬達(dá)到3MHz,放大倍數(shù)達(dá)到300倍,滿足本課題對(duì)非線性信號(hào)的放大處理。再次,研究了非線性Lamb波信號(hào)的提取。本文通過對(duì)濾波處理技術(shù)、短時(shí)傅里葉變換和小波變換的時(shí)頻處理方法進(jìn)行研究,實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了這些方法應(yīng)用于提取基頻與二倍頻幅值的有效性。最后,對(duì)結(jié)構(gòu)早期的裂紋和疲勞損傷分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明,非線性Lamb波信號(hào)及特征參數(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)材料非線性變化十分敏感,從而驗(yàn)證了非線性Lamb波方法對(duì)疲勞等結(jié)構(gòu)早期損傷監(jiān)測(cè)的有效性和可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,非線性Lamb波對(duì)結(jié)構(gòu)材料非線性的變化十分敏感,而現(xiàn)有的基于基頻線性信號(hào)的Lamb波監(jiān)測(cè)技術(shù)則敏感性很低。這一研究結(jié)果對(duì)于結(jié)構(gòu)疲勞、微裂紋以及其他結(jié)構(gòu)早期微損傷的在線監(jiān)測(cè)提供了可行的方法。
【關(guān)鍵詞】：非線性Lamb波 積累效應(yīng) 特征參數(shù) 短時(shí)傅里葉變換 小波變換 疲勞損傷
【學(xué)位授予單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG115.28
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 緒論8-15
• 1.1 研究背景8-12
• 1.1.1 結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)研究背景8-9
• 1.1.2 線性Lamb波的研究背景9-11
• 1.1.3 非線性Lamb波的研究背景11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究目的與意義13
• 1.4 全文主要工作內(nèi)容13-15
• 第二章 非線性Lamb波的基本傳播理論研究15-29
• 2.1 非線性Lamb波的基本理論15-23
• 2.1.1 非線性Lamb波的傳播規(guī)律及特性15-19
• 2.1.2 非線性Lamb波的積累二次諧波產(chǎn)生條件19-22
• 2.1.3 疲勞損傷對(duì)非線性Lamb波的影響22-23
• 2.2 Lamb波的激勵(lì)與傳感模型23-26
• 2.2.1 Lamb波的激勵(lì)模型23-25
• 2.2.2 Lamb波的傳感模型25-26
• 2.3 非線性Lamb波的表征方法26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第三章 非線性Lamb波測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)29-45
• 3.1 測(cè)試系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)29-41
• 3.1.1 硬件系統(tǒng)框架29-30
• 3.1.2 功率放大器及試驗(yàn)樣件30
• 3.1.3 波形產(chǎn)生及采集模塊30-31
• 3.1.4 壓電陶瓷片31-33
• 3.1.5 高頻電荷放大器設(shè)計(jì)33-41
• 3.2 測(cè)試系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)41-44
• 3.2.1 軟件系統(tǒng)框架42
• 3.2.2 波形產(chǎn)生及采集模塊42-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第四章 非線性Lamb波信號(hào)提取實(shí)驗(yàn)研究45-53
• 4.1 實(shí)驗(yàn)裝置及實(shí)驗(yàn)過程45-47
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)裝置45-46
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)過程46-47
• 4.2 實(shí)驗(yàn)分析47-51
• 4.2.1 均值濾波47-48
• 4.2.2 基于短時(shí)傅里葉變換的非線性Lamb波信號(hào)提取48-49
• 4.2.3 基于小波變換的非線性Lamb波信號(hào)提取49-51
• 4.3 本章小結(jié)51-53
• 第五章 基于非線性Lamb波的結(jié)構(gòu)早期微損傷實(shí)驗(yàn)研究53-70
• 5.1 基于非線性Lamb波的裂紋實(shí)驗(yàn)研究53-59
• 5.1.1 裂紋識(shí)別原理53
• 5.1.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>53-54
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)方案54-55
• 5.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析55-59
• 5.2 基于非線性Lamb波的疲勞實(shí)驗(yàn)研究59-63
• 5.2.1 疲勞識(shí)別原理59
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>59
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)方案59-60
• 5.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析60-63
• 5.3 基于非線性Lamb波的二維疲勞損傷定位實(shí)驗(yàn)63-69
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>63-64
• 5.3.2 實(shí)驗(yàn)方案64-65
• 5.3.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析65-69
• 5.4 本章小結(jié)69-70
• 第六章 總結(jié)與展望70-72
• 6.1 全文總結(jié)70-71
• 6.2 下一步工作展望71-72
• 參考文獻(xiàn)72-75
• 附錄1 程序清單75-77
• 附錄2 攻讀碩士學(xué)位期間撰寫的論文77-78
• 附錄3 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目78-79
• 致謝79

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本文編號(hào)：1001100