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基于应力波的航空结构无基准损伤识别研究

何志全  
【摘要】:传统的基于Lamb波的结构健康监测技术大都需要依赖结构无损时的基准信息,通过比较监测信号和基准信号之间的差异实现损伤识别。然而环境因素如噪声、温度等,会对Lamb波的传播特性产生影响,使得响应中出现非损伤导致的信号差异,从而极易引起对结构健康状况的误判。针对这一技术问题,本文进行了航空结构无基准损伤识别研究。 首先,本文研究了Lamb波在结构中传播时遇到厚度突变而发生的模式转换现象,分析了温度变化、损伤对称性以及结构复杂性对转换模式的影响,利用压电传感器的极化特性和对称布置实现了转换模式的无基准提取。 其次,本文研究了基于Lamb波转换模式的金属板结构无基准裂纹识别技术。发展了平板结构裂纹检测的传递阻抗方法以及加筋板结构裂纹检测的转换模式平移方法,仿真和实验验证了所提出方法的有效性和适用性。本文进一步研究了基于纯模式Lamb波的裂纹定位方法,并对基于Lamb波转换模式的裂纹尺寸识别做了初步探讨。 最后,本文研究了基于Lamb波的复合材料层合板结构无基准损伤识别技术。通过数值仿真研究了层合板基体开裂损伤导致的Lamb波模式转换现象,验证了无基准裂纹识别方法对基体开裂损伤的适用性。为了实现层合板分层损伤的无基准识别,本文发展了基于Lamb波时间延迟的多路径损伤识别方法,并通过仿真研究验证了该方法的可行性。


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