Lamb波時(shí)間反轉(zhuǎn)方法及其在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究.pdf

1、主動(dòng)Lamb波結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法由于對(duì)結(jié)構(gòu)中的裂紋、復(fù)合材料脫層等小損傷敏感，是目前被認(rèn)為最有效的板結(jié)構(gòu)損傷監(jiān)測(cè)方法。然而Lamb波傳播存在著頻散及多模特性，同時(shí)待測(cè)結(jié)構(gòu)往往較為復(fù)雜，尤其是復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)特性及損傷機(jī)理分析困難，主動(dòng)Lamb 波結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)研究中還存在信號(hào)信噪比低下、損傷辨識(shí)方法簡(jiǎn)單、監(jiān)測(cè)效率不高等諸多問(wèn)題。本文研究了Lamb 波自適應(yīng)時(shí)間反轉(zhuǎn)聚焦，并將這一原理應(yīng)用于主動(dòng)Lamb 波復(fù)合材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)的改進(jìn)研究。

2、主要研究工作包括以下幾方面：
　　 首先，介紹了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)以及主動(dòng)Lamb波技術(shù)的研究背景和意義，給出了本文的研究方向和內(nèi)容；
　　 第二，采用彈性力學(xué)理論，討論了Lamb波傳播頻散方程及基于壓電元件的Lamb波激勵(lì)和傳感模型；在Lamb 波傳播特性分析基礎(chǔ)上，分析了時(shí)間反轉(zhuǎn)方法的基本原理，以及基于壓電元件的Lamb 波信號(hào)的時(shí)間反轉(zhuǎn)聚焦過(guò)程；
　　 第三，研究提出了基于時(shí)間反轉(zhuǎn)聚焦過(guò)程的主動(dòng)Lamb 波損傷直

3、接時(shí)反成像技術(shù)，分析了該方法和合成時(shí)反成像方法的異同點(diǎn)和適用性；提出了采用波包重建方法，克服波包混疊現(xiàn)象引起的成像顯示精度低問(wèn)題；
　　 第四，基于時(shí)間反轉(zhuǎn)聚焦原理，提出了基于信號(hào)峰值和基于損傷散射信號(hào)的兩種監(jiān)測(cè)技術(shù)中的信號(hào)增強(qiáng)方法，給出了方法的具體實(shí)施過(guò)程，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；
　　 第五，針對(duì)主動(dòng)Lamb 波健康監(jiān)測(cè)中通過(guò)參考信號(hào)方式獲取損傷信息的方法實(shí)用性差問(wèn)題，研究了無(wú)參考損傷成像監(jiān)測(cè)方法，提出雙元壓電傳感陣列和時(shí)

4、間窗函數(shù)截取監(jiān)測(cè)信號(hào)中的結(jié)構(gòu)內(nèi)部散射信號(hào)，并采用合成損傷成像方法實(shí)現(xiàn)對(duì)損傷的監(jiān)測(cè)；在此基礎(chǔ)上，初步研究實(shí)現(xiàn)了對(duì)加筋復(fù)合材料板的無(wú)參考損傷監(jiān)測(cè)；
　　 第六，結(jié)合某無(wú)人機(jī)機(jī)翼盒段結(jié)構(gòu)件地面驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，在該盒段結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了主動(dòng)Lamb 波健康監(jiān)測(cè)應(yīng)用研究，設(shè)計(jì)了壓電夾層規(guī)范傳感器陣列的電氣特性、安裝和布線工藝，在盒段結(jié)構(gòu)件螺釘松動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)證了基于時(shí)反聚焦方法對(duì)監(jiān)測(cè)信號(hào)的增強(qiáng)效果；
　　 最后，對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)，并對(duì)研究中