飞行器板结构中Lamb波解析建模研究

《飞行器板结构中Lamb波解析建模研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、第42卷第3期2010年6月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics&Astronautics飞行器板结构中Lamb波解析建模研究张逍越袁慎芳邱雷(南京航空航天大学航空宇航学院，南京，210016)Vbl．42No．3Jun．2010摘要：通过理论分析，计算得到特定条件下的板结构中Lamb波的解析解和理论波形，从而为机遇Lamb波的飞行器结构健康监测工作提供坚实的基础。基于对金属板结构的空间一渡数域弹性力学分析和压电材料传感器的力电耦合场分析，得到了

2、金属板中Lamb波传播的一般解析解。基于此解析解，可以得到Lamb波传播的理论波形建模结果。为了验证这一解析建模结果，进行了金属板结构中的Lamb波传播实验，通过对比实验结果与建模结果，证明了这一解析建模结果的准确性。关键词：结构健康监测，Lamb波；解析建模；理论波形中图分类号：TB33文献标识码：A文章编号：1005—2615(2010)03—0351—06AnalyticalModelingofLambWavesinPlateStructuresofAircraftZhangXiaoyue，YuanS

3、henfang，QiuLei(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics。Nanjing，210016，China)Abstract：TheoreticalwavesofLambwavesinplatestructuresareobtainedbytheoreticaIanalysis．Anelasticmechanicalanalysisofmetallicplatestructureinspacean

4、dwave—numberdomains，andanelee—tromechanicalanalysisofmetallicofpiezoelectricsensorsareachieved。Then．acommonanalyticalmod—eIofLambwavesinmetallicplateiSestablished．Basedontheanalytiealmodel。thetheoreticalwavesandamplitude—frequencycharacteristicsofLambwaves

5、canbeobtained．Finally，tovalidatethemodel—ingresults，anexperimentofLambwavepropagationisconducted．Comparedtheexperimentresultwiththemodelingresult，theavailabilityoftheanalyticalmodelisvalidated．Keywords：structuralhealthmonitoring；Lambwaves；analyticalmodelin

6、g；theoreticalwaves近年来先进飞行器设计技术的发展历程中，面向航空结构的结构健康监测(Structuralhealthmonitoring，SHM)工作正在起到越来越重要的作用[1】，而基于板结构中主动Lamb波和压电材料传感器的结构健康监测则是近年来的研究热点[2．3]。由于飞行器结构中存在多处板结构，因此研究板结构中的Lamb波传播特性进行建模，并基于这一特性进行损伤判别与定位“3就成为了极其重要的工作。其中，对各向同性材料，主要是金属材料板结构中的Lamb传播特性的力学分析与解析建模是

7、建模工作的基础，具有巨大的工程意义。近年来，国内外许多学者对于各向同性板中的Lamb波解析建模有了大量的研究并取得了相当的成果。美国北卡莱罗纳州立大学的YuanFG教授等[5-6]在2001年就基于Mindlin板理论研究了铝板中Lamb波的解析建模与理论波形，美国南卡罗来纳大学的GiurgiutiuV教授等[7]基于空间一波数域中的弹性力学分析研究了各向同性板中Lamb波的解析建模，并得到了一定条件下的Lamb波传播幅频特性。国内的这一方面研究则相对较为滞后，目前仅局限于各向同性板中Lamb波频散曲线的求

8、解等方面。然而，上述研究成果也有着其各自的局限性，例如对于激励并接收Lamb波信号的PZT压电材料传感器的分析与建模过于简略，对于常用的表面粘贴式压电激励源／传感器通过胶层耦合产生并接收稿日期：2009一10—13；修订日期；2010—02—26作者简介：张逍越，男，博士研究生，1985年11月生；衰慎芳(联系人)，女，教授，博士生导师，E—mail：ysf(萤nuaa．edu．cn。352南京航空航天大学学报第