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《南京航空航天大学》 2011年
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基于Lamb波与光学低相干的薄板损伤检测技术研究

潘仁前  
【摘要】:薄板结构越来越多地出现在了工业领域,如风力机叶片、航空航天器等,这些薄板的安全问题直接影响到整个系统结构,时常可以看到由薄板蒙皮破裂引起的风力机损毁、飞机坠毁的事故,因此必须发展薄板健康监测技术,能够在薄板损伤发生的初期被人们识别,达到减小经济损失、保护人生命安全的目的。 本文概述了薄板的损伤检测方法,并选定导波(Lamb波)为损伤检测手段。借助Matlab对LF21铝板试件进行了Rayleigh-Lamb频率方程的数值计算,绘制出了试件的频散曲线,分析了部分试件参数变化对频散曲线的影响,为不同材料的Lamb波损伤检测提供理论参考。以压电元件为传感器,搭建了一套Lamb波损伤检测系统,实验测量了A0、S0模态的部分频率速度值,并与Matlab仿真结果作对比,表明搭建的Lamb波损伤检测系统是可行的。在试件上制作了一个直径8mm的圆孔模拟损伤,并用该系统实现了损伤定位,误差为1cm。 对大型薄板结构,大量的压电传感器会带来大量耦合剂和导线布置的麻烦。文中提出了用光学低相干原理采集Lamb波信号的方法,其特点是非接触式,无需耦合剂和导线与薄板接触,可进行扫描检测。搭建了基于光纤Michelson干涉仪的低相干测量系统,在铝板被测部位贴上反射镜,用铝板Lamb波振动去改变干涉系统的光程差,通过分析处理干涉仪输出信号来检测铝板中的Lamb波。实验中Lamb波激励分别取三种不同类型的信号:正弦激励、加窗正弦激励、冲击激励,结果表明该系统能够对试件上的Lamb波进行检测。在铝板上布置了压电激励器和距离为2cm的测量点,通过对比损伤前后功率谱密度差异,初步验证了光学低相干方法用于薄板损伤检测的可行性。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP274

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【参考文献】
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