基于主被動波動技術(shù)板狀結(jié)構(gòu)損傷定位方法.pdf

1、板狀結(jié)構(gòu)作為承載構(gòu)件廣泛應(yīng)用于各工程領(lǐng)域中。在長期內(nèi)外因素的共同作用下，板狀材料往往會產(chǎn)生局部腐蝕和疲勞裂紋，逐漸加速結(jié)構(gòu)整體性能的退化，使缺陷損傷累積，甚至引發(fā)突發(fā)事故。因此對板狀結(jié)構(gòu)進行損傷檢測或監(jiān)測、損傷定位、損傷程度評估、結(jié)構(gòu)剩余壽命預(yù)測乃至結(jié)構(gòu)損傷的自動修復(fù)，對于確保工程的安全運行具有重要的理論和工程應(yīng)用價值。
　　準確判斷板狀結(jié)構(gòu)損傷的有無并確定損傷的位置是整個結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測過程中的首要任務(wù)，可為其他后續(xù)決策提供指導(dǎo)依據(jù)

2、。本文基于板狀結(jié)構(gòu)波動理論及健康監(jiān)測主被動技術(shù)的適用特性，通過聯(lián)合被動聲發(fā)射和主動Lamb波監(jiān)測技術(shù)對板狀結(jié)構(gòu)的動靜態(tài)損傷進行了定位成像研究。文章首先綜述了兩種監(jiān)測方法的技術(shù)原理和研究進展，闡述了聯(lián)合主被動監(jiān)測技術(shù)對板狀結(jié)構(gòu)損傷診斷的可行性分析。然后在此基礎(chǔ)上提出了本文的主要研究內(nèi)容、研究思路和結(jié)構(gòu)綱要。
　　本文所提出的板狀結(jié)構(gòu)損傷定位方法是基于波動理論的監(jiān)測技術(shù)，損傷信息在板狀結(jié)構(gòu)中以Lamb波的形式傳播，因此Lamb波的傳播

3、特性分析是板狀結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究的基礎(chǔ)。本文從彈性力學(xué)理論出發(fā)，推導(dǎo)了自由板中Lamb波的傳播特性方程并利用數(shù)值方法繪制了Lamb波的頻散曲線，為本文的研究提供理論依據(jù)。事實上，結(jié)構(gòu)損傷的監(jiān)測定位必須依賴一定的定位算法，通過對常規(guī)損傷定位算法的優(yōu)劣性分析，本文提出了結(jié)合傳感器網(wǎng)絡(luò)陣列的波束成形算法來實現(xiàn)板狀結(jié)構(gòu)損傷的定位成像，并利用信號Hilbert變換和概率診斷成像技術(shù)對損傷定位進行了優(yōu)化改進，取得了良好的效果。
　　為驗證波束成

4、形算法對板狀結(jié)構(gòu)主被動探傷定位成像的有效性，以聲發(fā)射機理和Lamb波與損傷的相互作用為基礎(chǔ)，本文結(jié)合有限元仿真和現(xiàn)場實驗對板狀結(jié)構(gòu)的動靜態(tài)損傷進行了定位成像。并利用控制變量法對相關(guān)因素對定位效果的影響進行了探究論證。研究表明，波束成形算法以陣列輸出的形式實現(xiàn)了對損傷的精確定位并可直觀顯示，概率診斷成像技術(shù)更合理地優(yōu)化了定位結(jié)果。通過開發(fā)波速掃描程序，避免了結(jié)構(gòu)頻散曲線的求解繪制，實現(xiàn)了未知波速下結(jié)構(gòu)損傷定位的可行性，提高了算法的優(yōu)越性。