復(fù)合材料結(jié)構(gòu)在成型和服役過程中,受多種因素影響,會(huì)產(chǎn)生各種缺陷和損傷,如不及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理,將嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)性能。超聲Lamb波無損檢測技術(shù)具有對損傷敏感、傳播距離遠(yuǎn)、衰減小等優(yōu)點(diǎn),是目前復(fù)合材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的主要方法。但同時(shí)復(fù)合材料損傷擴(kuò)展速度快、危害性大、監(jiān)測困難,而復(fù)合材料相較于金屬材料的各向異性特性、Lamb波傳播過程中的多模態(tài)性和彌散特性也使得檢測過程和結(jié)果更為復(fù)雜。本文在研究Lamb波傳播原理的基礎(chǔ)上,與概率損傷重構(gòu)算法（RAPID）相結(jié)合,采用有效信號(hào)法和時(shí)間反轉(zhuǎn)法分別對復(fù)合材料結(jié)構(gòu)裂紋和圓孔損傷進(jìn)行了研究,并對損傷大小、位置和形狀進(jìn)行檢測和評估。研究內(nèi)容如下:首先,對超聲Lamb波傳播理論和頻散特性進(jìn)行了分析,為了減小Lamb波傳播過程中邊界反射信號(hào)對測量信號(hào)的影響,通過添加阻尼遞增的吸收層改善復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中傳播的超聲Lamb波邊界反射波吸收效果;并針對吸收邊界長度、阻尼系數(shù)最大值、冪指數(shù)等參數(shù)對吸收效果影響進(jìn)行了研究,得到吸收邊界參數(shù)的最優(yōu)值。在此基礎(chǔ)上建立了復(fù)合材料損傷檢測模型,探究了吸收邊界在復(fù)合材料損傷檢測中的應(yīng)用。其次,根據(jù)Lamb波在復(fù)合材料中的頻散曲線分析了L... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：74 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

二維直角坐標(biāo)系下粒子波動(dòng)方式

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別基礎(chǔ)研究9圖2.2三維直角坐標(biāo)系下的各向異性層合板建立正交各向異性復(fù)合材料層合板的三維坐標(biāo)系，其中纖維方向平行于軸1x，板厚度方向?yàn)?x方向，波在軸1x方向上傳播，如圖2.2。九個(gè)各向異性彈性矩陣常量11C、12C、13C、22C、23C、33C、44C、55C、66C可表示為如下矩陣形式，其中][ijijijiCCC，ijC為材料剛度，ijC為材料阻尼。665544332322131211000000000000][CCCCCCCCCCij（2.24）由牛頓定律得到各向異性板中粒子波動(dòng)方程：ikikux（ki3,2,1,）（2.25）式中，為應(yīng)力，為密度。由廣義胡克定律推導(dǎo)出各向異性復(fù)合材料層合板本構(gòu)方程：lmiklmikC（2.26）式中，C為層合板彈性模量，為應(yīng)變。聯(lián)立求解式（2.24）、（2.25）得：lmkiklmklmiklmiCxCu（2.27）由幾何-位移關(guān)系得：)(21)(21,,lmmllmmllmuuxuxu（2.28）聯(lián)立求解式（2.25）、（2.27）得波動(dòng)方程：)(2122lkumkuiklmixxxxCuml（2.29）Lamb波自由傳播時(shí)，質(zhì)點(diǎn)位移矢量為：wtxkiA)](exp[jjii。由張量理

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別基礎(chǔ)研究10論得klmiklmuC,和mlkiklmukkC的關(guān)系，i為k、l、m之和。如果wtxkxkxkiwmuAeAe)]([332211，則WlmAeikxu1、W21212uAekkxxm。其中，mklklmuku,，imymluu，可得：0)(2mlkiklmimwukkC（2.30）由聲張量理論得：lkiklmimimLnnC（2.31）其中，kn為波前法向量余弦，kkknk，llknk，222kwc。上式最終可以表示為：0)(2imimc（2.32）式（2.31）即為各向異性復(fù)合材料層合板的頻散方程，若要該式有非零解，則02imimc，即：0)()()(233323123222211312211LcLLLLcLLLcL（2.33）式中ijL（ji3,2,1,）由波張量公式求得，確定各向異性復(fù)合材料層合板彈性常數(shù)模量和鋪層角度可以求解復(fù)合材料中的頻散曲線�；谏鲜隼碚撚�(jì)算得到鋪層角度為s3]90/45/0/45[的復(fù)合材料層合板頻散曲線，如圖2.3所示。圖2.3鋪層角度為s3]90/45/0/45[的復(fù)合材料層合板頻散曲線

【參考文獻(xiàn)】：
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