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Lamb波在结构中的传播特性研究

张恒萍  
【摘要】: 本文主要研究了主动结构健康监测中所使用的窄带Lamb波信号在薄板中的传播,对其频散特性进行建模。 首先,比较了现有对Lamb波传播特性建模的方法,根据本文的研究目的选择三维弹性理论作为研究方法,对各向同性材料和各向异性材料中的Lamb传播特性进行建模。输入铝板和碳纤维板的材料参数,即可得出铝板和碳纤维材料单层板中Lamb波的频散曲线,铝板为各向同性材料,其中的Lamb波相群速度只与频率板厚的乘积相关,碳纤维板为各向异性材料,其中的Lamb波相群速度不仅与频厚积有关,还与Lamb波传播方向、碳纤维的铺层方向相关。结合传递矩阵技术,可以得出碳纤维层合板中的频散关系。 其次,本文对薄板中的Lamb波进行实验分析,应用Gabor小波变换分析了Lamb波的激励传感信号,计算出Lamb波在板中传播所用的时间及相位角的滞后量,据此再计算铝板中的Lamb波相群速度实验曲线,实验结果与理论计算值吻合度较高,证明这种方法在Lamb波传播特性建模中的有效性。本研究促进了Lamb波在结构健康监测领域的发展研究,具有比较重要的意义。


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