收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

压电智能结构冲击荷载及损伤识别方法的研究

周晚林  
【摘要】:本文从航空航天等领域利用压电智能结构进行结构健康监控的工程背景出发,对压电智能材料结构承受低能量冲击荷载及损伤的识别问题进行了研究,重点对压电智能材料结构的荷载识别方法进行了较广泛、深入的研究。 基于有限元逆分析方法对压电薄板智能结构的荷载识别问题进行了研究。从对结构进行有限元逆分析入手,直接以压电元件的电荷响应为参数,提出采用阻尼最小二乘法逼近荷载真值的有限元算法,算法的迭代初值采用单位荷载法选取。该算法不受结构的几何特性和边界条件限制,数值算例表明了该方法的有效性,可用于复杂结构不确定未知荷载的识别,较好地解决了压电智能结构的荷载识别问题。 利用 Hilbert 变换在计算原时间序列瞬态属性方面的特性,把冲击应力波的时域信号变为连续的瞬态时序信号,提取与冲击定位相关的特征信息训练人工神经网络,实现冲击位置的自动识别。实验表明,以应力波信号的起始时间、峰值以及到达峰值的时间为特征向量具有较高的冲击定位精度,该方法可用于结构受低速、小能量冲击时的在线健康监测。 基于对智能层合板结构的模态分析,提出由结构的压电模态响应反演瞬态荷载时间历程的有限元方法。介绍了压电模态传感器的实现原理,并给出了由实测压电单元输出得到结构模态响应的计算公式。采用无条件稳定的精细逐步积分法求解结构的模态动力学微分方程,构造了通过结构的模态响应直接反求荷载列阵的迭代算法。该方法迭代过程简单可靠、计算速度快、识别精度高,适用于任意形状和边界条件的复杂智能结构。实例表明了该方法的可行性。 从理论上分析了板中 Lamb 波信号的传播特性。针对表面粘贴压电元件的层合板智能结构,建立了包含 Lamb 波谐振模式的压电阻抗计算模型。通过冲击损伤试件的实验分析表明,由于结构损伤的出现压电阻抗谱中的模态频率及其阻抗幅值等特征信息将发生变化。据此引入应力波损伤因子,可以对结构冲击损伤的存在和程度进行初步评价。该方法基于结构的机-电动态阻抗特性,不受结构的几何形状限制,测试用的压电元件成本低、方法简单可行,有望在智能结构的健康诊断方面获得应用。 本文的研究得到了国家自然科学重点基金(50135030)的资助。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 吴大宏,赵人达;基于神经网络的混凝土桥梁荷载识别方法研究[J];中国铁道科学;2002年01期
2 黄蔚,王建平;一类特殊识别问题的反分析方法[J];武汉理工大学学报;1997年02期
3 瞿伟廉,王锦文;振动结构动态荷载识别综述[J];华中科技大学学报(城市科学版);2004年04期
4 林家浩,智浩,郭杏林;平稳随机振动荷载识别的逆虚拟激励法(一)[J];计算力学学报;1998年02期
5 智浩,郭杏林,林家浩;平稳随机振动荷载识别的逆虚拟激励法(二)[J];计算力学学报;1998年04期
6 周炜,靳晓雄;压电智能结构的阻抗法建模[J];同济大学学报(自然科学版);2002年09期
7 周晚林,王鑫伟;智能复合材料结构荷载自识别问题研究[J];盐城工学院学报(自然科学版);2003年02期
8 林启荣,刘正兴,李红云;噪声控制压电智能系统研究的现状和展望[J];力学季刊;2000年01期
9 余岭,Chan T H T;桥梁时变移动车载的间接识别[J];振动工程学报;2005年01期
10 淡丹辉,何广汉;基于神经计算的智能桥梁结构载荷识别[J];工程设计CAD与智能建筑;2001年12期
11 王涛;秦荣;李双蓓;;压电智能简支梁力电耦合性能分析(英文)[J];材料科学与工程学报;2007年06期
12 查小鹏;闰淼;;桅杆结构动态荷载的直接识别法[J];建材世界;2009年01期
13 淡丹辉,何广汉;智能桥梁结构的智能计算方案及其初步实现[J];四川建筑科学研究;2002年04期
14 瞿伟廉;孙静;王锦文;;桅杆结构动态荷载识别研究[J];武汉理工大学学报;2008年04期
15 范存新;陈家瑾;张毅;唐和生;;杆系结构多荷载识别的三角级数分析法[J];力学季刊;2008年03期
16 杜森;王社良;马乾瑛;;基于神经网络的智能结构控制与试验研究[J];华中科技大学学报(城市科学版);2008年04期
17 李功标;瞿伟廉;;荷载模糊模式识别中的应变传感器优化布置[J];武汉理工大学学报(交通科学与工程版);2009年02期
18 高宝成,刘红霞,杨叔子;神经网络用于结构动荷载识别的研究[J];郑州工业大学学报;1996年02期
19 邱志成;;基于自适应滤波的压电智能挠性悬臂板振动控制研究[J];系统仿真学报;2006年05期
20 陈凯;王永士;李宾宾;汪淑彬;;工程结构健康监测研究进展综述——荷载识别与损伤诊断[J];中国科技信息;2006年17期
中国重要会议论文全文数据库 前7条
1 殷学纲;李玉刚;黄尚廉;;点式压电智能结构的有限元模型修改[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
2 李国清;陈传尧;胡元太;胡鹏;;压电智能结构的等效电系统及其动力分析[A];计算力学研究与进展——中国力学学会青年工作委员会第三届学术年会论文集[C];1999年
3 淡丹辉;何广汉;;基于神经计算的智能桥梁结构载荷识别[A];交通土建及结构工程计算机应用学术研讨会论文集[C];2001年
4 邱志成;吴宏鑫;张洪华;;压电智能挠性板的优化配置和主动振动控制研究[A];第二十二届中国控制会议论文集(下)[C];2003年
5 刘美娥;余音;张冬梅;;复合材料智能结构分析Patran/Nastran开发[A];第十五届全国复合材料学术会议论文集(上册)[C];2008年
6 沈亚鹏;王旭;;国内压电类智能结构力学分析的若干研究进展[A];钱学森技术科学思想与力学论文集[C];2001年
7 余寿文;沈亚鹏;匡震邦;;压电类智能材料与结构的力学分析[A];钱学森技术科学思想与力学论文集[C];2001年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周晚林;压电智能结构冲击荷载及损伤识别方法的研究[D];南京航空航天大学;2005年
2 黄全振;压电智能结构自适应滤波振动主动控制研究[D];上海大学;2012年
3 张青霞;基于虚拟变形法的动态荷载与结构损伤识别方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 张青霞;基于虚拟变形法的动态荷载与结构损伤识别方法研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 淡丹辉;智能土木(桥梁)结构理论及其核心算法研究[D];西南交通大学;2002年
6 谢建宏;压电智能结构损伤检测及其传感器优化配置的研究[D];东南大学;2005年
7 汪菁;深圳市民中心屋顶网架结构健康监测系统及其关键技术研究[D];武汉理工大学;2008年
8 钱锋;层合压电智能结构振动主动控制数值模拟及其优化[D];合肥工业大学;2011年
9 李双蓓;压电智能结构分析的新方法研究及其应用[D];广西大学;2012年
10 郭杏林;结构随机载荷识别的理论和实验研究[D];大连理工大学;2003年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 庞占旭;高耸结构风荷载的识别与测量噪声影响分析[D];武汉理工大学;2011年
2 刘小顺;压电智能结构的有限元仿真与实验研究[D];大连理工大学;2010年
3 金虎;基于人工神经网络的结构荷载识别与损伤识别研究[D];浙江大学;2005年
4 刘勇;逆系统方法在振动—离心复合环境中的应用[D];四川大学;2004年
5 程显文;压电智能结构振动主动控制的研究[D];合肥工业大学;2006年
6 高志;压电智能结构对桥梁的振动控制[D];武汉理工大学;2007年
7 唐贺强;悬索桥荷载识别方法研究[D];西南交通大学;2005年
8 袁华;智能压电柔性板多输入多输出振动主动控制研究[D];南京航空航天大学;2005年
9 文晓海;压电智能复合材料板分析的样条有限点法[D];广西大学;2008年
10 王海荣;基于DSP的压电智能结构测控系统集成化研究[D];南京航空航天大学;2008年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978