基于lamb波薄板损伤识别的若干问题分析

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1、基于Lamb波薄板损伤识别的若干问题研究摘要薄板状结构在工程中应用广泛，由于外界作用，薄板在服役期间会逐渐出现损伤。若不及时发现，有可能会影响结构的正常使用，甚至危机生命和财产安全。因此，应该及早发现损伤，并对其进行识别和定位，以避免出现结构失效情况。基于Lamb波的薄板监测是结构健康监测领域有发展前景的方法之一，本文通过理论与实验结合的方式，对损伤检测、定位和优化做了若干研究。依据弹性动力学的理论，由位移势函数法推导出了Lamb波的频散方程。利用Matlab语言进行编程计算数值解，以Q235钢板为例绘制出了频散曲线，并对Lamb波的多模态和频散特性做

2、了讨论。对Lamb波波结构的位移分量和应力分量做了理论上的求解，讨论了不同频厚积下S0和A0模态对不同缺陷的敏感度。通过实验说明了低频厚积情况下对缺陷检测的可行性，并利用峰值损伤因子的变化大小证明了低频厚积下的A0模态比较适合检测表面缺陷。详细阐述了能量衰减法的原理，并介绍了计算波包能量的方法，指出利用该方法用来进行损伤定位的可行性。通过对薄板中孔状损伤的实验分析，得出了波形能量随着损伤深度的增加而变化的规律，利用波形的能量变化计算不同路径的损伤率，并采用该方法实现了损伤位置的初步定位。与实际损伤位置和利用椭圆定位法计算的位置做对比，证明了该方法的可行

3、性，为大面积的薄板监测提供了参考。介绍了对构件进行测点优化的必要性，对传感器的位置和数目优化做了简介。以4点固支的薄板为例，利用遗传算法，计算了优化前后的可识别单元数目。通过数据对比可以发现，进行传感器的位置和数目优化对提高可识别单元的数目有着很大的作用。关键词：Lamb波频散方程；波结构；损伤识别；能量衰减法；测点优化万方数据基于Lamb波薄板损伤识别的若干问题研究AbstractSteeliswidelyusedinthestructure,however,duetotheexternalforces，thedamagewillbeappeared

4、graduallyduringtheuseoftheproduct.Ifthedamageisnotfoundintime,itwillaffectthenormaluseofthestructureandeventhesafetyoflifeandproperty.Therefore,itshouldbefoundthedamageearly,andavoidtheaccidents.SteeldetectionbasedonLambwaveisoneoftheprospectmethodsinthefieldofstructuralhealthmo

5、nitoring.Thispaperusesthemethodofcombinationofthetheoryandexperiment,anddosomeresearchonthedamagedetection,localizationandoptimization.Accordingtothetheoryofelasticdynamics,deducetheLambwavedispersionequationbasedonthepotentialfunction.SolvedthenumericalsolutionbyMatlabprogram,t

6、hendrawsthedispersioncurve,anddiscussedthemulti-modesanddispersioncharacteristics.Deducingthetheoryofdisplacementcomponentsandstresscomponents,discussedthedifferentdefectssensitivityundertheS0andA0mode.Provedthedetectionfeasibilityinthecaseoflow-frequencythicknessproductthrought

7、heexperience,andusethevariationofthepeakdamagefactorprovedtheA0modeissuitabletodetectthesurfacedefects.Thispaperexpoundstheprincipleoftheenergydampingmethod,introducesthemethodsforcalculatetheenergyofwavepacketandpointsoutthefeasibilityofusingthismethodfordamagelocalization.Thep

8、aperobtainstheprincipleofwaveenergychangeswitht