基于壓電Lamb波的風(fēng)機葉片結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究.pdf

1、為了應(yīng)對全球變暖和能源危機，清潔可再生能源越來越受到人們的重視。風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，以其獨特的優(yōu)勢而獲得了較快發(fā)展。葉片是風(fēng)力發(fā)電機最為關(guān)鍵的部件之一，由于其所處自然環(huán)境相對惡劣，服役工況復(fù)雜，導(dǎo)致易出現(xiàn)各種形式的損傷，且損傷后維護更換的費用高昂。解決這一問題，提高風(fēng)機葉片耐久性的最好方法是應(yīng)用各種結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)對葉片的狀態(tài)進行實時監(jiān)測。Lamb波檢測方法以其獨有的特性和優(yōu)點，在風(fēng)機葉片的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究中得到廣泛應(yīng)用。但是目

2、前基于 Lamb波的風(fēng)機葉片結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測研究還停留在實驗室階段，還存在著較多需要解決的問題。其中主要問題有三個方面：一個是損傷指標(biāo)敏感性不足的問題；另一個問題是如何處理系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)境和工作條件變化對損傷識別結(jié)果的影響；最后一個是如何優(yōu)化傳感器的布置。
　　本文基于上述背景，對基于壓電 Lamb波的風(fēng)機葉片結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測相關(guān)理論和技術(shù)進行了詳細研究，主要工作包含以下幾個方面：
　?。?）研究和探討了基于 Lamb波的風(fēng)力發(fā)電機葉片

3、結(jié)構(gòu)損傷識別和健康監(jiān)測的基本理論和方法，查找出理論和技術(shù)關(guān)鍵點。
　?。?）通過具體的試驗測試和數(shù)據(jù)分析，提出通過建立損傷形式與損傷指標(biāo)檔案的方法來克服單一損傷指標(biāo)敏感性不足的問題。在試驗研究中發(fā)現(xiàn)，不同的損傷指標(biāo)（能量積分損傷指標(biāo)和互相關(guān)損傷指標(biāo)）對不同的損傷形式（附加質(zhì)量損傷、裂縫損傷和通孔損傷）的敏感性不同，通過事先建立損傷指標(biāo)和損傷形式檔案，不僅有助于識別損傷的有無，而且還有助于確定損傷的具體形式。
　　（3）針對環(huán)

4、境變化對監(jiān)測結(jié)果的影響，提出了累積趨勢瞬時空間基準(zhǔn)法，并通過實際試驗對這一方法的有效性進行了驗證。試驗結(jié)果表明，該方法通過監(jiān)測數(shù)據(jù)可以有效判別結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)及發(fā)展趨勢，有望今后應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的長期狀態(tài)監(jiān)測。
　?。?）測試了不同長度作動傳感路所能檢測的最大范圍。測試結(jié)果表明，作動傳感路徑越長，它可以檢測到距離其越遠處的損傷，但是同時還要考慮信號的衰減問題，路徑越長，信號衰減也就越厲害。所以在具體應(yīng)用時，應(yīng)該在保證接收信號強度的前提下，