基于Lamb波的主動(dòng)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究.pdf

1、經(jīng)過長期使用，土木、航空、大型管道和大型儲(chǔ)物罐等結(jié)構(gòu)中難免會(huì)產(chǎn)生大量局部損傷及微裂紋，為了使結(jié)構(gòu)和材料處于良好的使用狀態(tài)，必須開發(fā)一套科學(xué)有效的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（StructuralHealthMonitoringSystem，簡(jiǎn)稱SHMS）。SHMS可以分為主動(dòng)SHMS和被動(dòng)SHMS兩種。被動(dòng)SHMS通過被動(dòng)傳感器進(jìn)行監(jiān)測(cè)和數(shù)據(jù)處理，僅僅“監(jiān)聽”通過結(jié)構(gòu)振動(dòng)產(chǎn)生的信號(hào)。在主動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，使用附在結(jié)構(gòu)表面或嵌入結(jié)構(gòu)中的激勵(lì)器和傳感器，通

2、過激勵(lì)器激發(fā)激勵(lì)信號(hào)，在結(jié)構(gòu)中引入彈性應(yīng)力波，利用對(duì)傳感器的接收信號(hào)的分析處理可以有效地探知結(jié)構(gòu)中的損傷情況。本文研究在主動(dòng)SHMS中引入Lamb波進(jìn)行探傷，這種探傷方式具有探測(cè)距離遠(yuǎn)、探傷效率高、速度快以及適用的類型比較多等優(yōu)點(diǎn)，具體工作如下：①討論了適合在主動(dòng)SHMS中激勵(lì)和接收Lamb波的激勵(lì)傳感器。傳統(tǒng)的超聲波發(fā)生裝置體積龐大、安裝復(fù)雜，不適合在分布式智能結(jié)構(gòu)中廣泛應(yīng)用。而壓電晶體激勵(lì)傳感器具有價(jià)值低廉、體積小、質(zhì)量輕并且抗干擾

3、能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，非常適合在主動(dòng)SHMS中應(yīng)用。②因?yàn)長amb波具有多種模式，本文通過對(duì)Lamb波探傷模式的研究，分析了利用A0模式的Lamb波進(jìn)行單模式探傷代替以往的多模式多次探傷的可行性。③根據(jù)以上的理論分析，構(gòu)造了利用附在金屬板上的壓電激勵(lì)器在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生A0模式的Lamb波，并通過嵌入或附著在結(jié)構(gòu)中的壓電傳感器進(jìn)行接收的實(shí)驗(yàn)架構(gòu)。④使用Mindlin板理論和有限差分法對(duì)Lamb波傳播進(jìn)行了仿真研究。⑤提出了一種基于TDOA模型的損傷定