壓電驅(qū)動(dòng)器激發(fā)的Lamb波在板結(jié)構(gòu)中傳播的數(shù)值模擬.pdf

1、目前，采用譜元法對(duì)基于Lamb波的損傷檢測(cè)進(jìn)行數(shù)值模擬已較為成熟，其高效性得到了廣泛認(rèn)可，但是大多數(shù)的模擬過(guò)程都沒(méi)有考慮壓電驅(qū)動(dòng)器與傳感器的力電耦合效應(yīng)及其對(duì)Lamb波激發(fā)和接收的影響。另一方面，常規(guī)有限元方法在壓電效應(yīng)的模擬中已屢見(jiàn)不鮮，但采用譜元法模擬壓電效應(yīng)卻較為罕見(jiàn)。本文結(jié)合壓電本構(gòu)方程和Lamb波數(shù)值模擬中較熱門(mén)的譜有限元方法，由簡(jiǎn)到繁，建立了含壓電桿譜單元、含壓電梁譜單元、含壓電平面應(yīng)變譜單元和含壓電板殼譜單元，將它們應(yīng)用于

2、Lamb波在桿、梁、板中激發(fā)、傳播、接收過(guò)程的數(shù)值模擬中。將模擬結(jié)果與其它文獻(xiàn)中的已有數(shù)值結(jié)果及采用商用有限元軟件 ANSYS重新計(jì)算得到的數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，驗(yàn)證了所建立的單元的正確性；之后，結(jié)合橢圓定位技術(shù)，對(duì)單一損傷進(jìn)行了識(shí)別。研究表明，壓電驅(qū)動(dòng)器通過(guò)逆壓電效應(yīng)，將電載荷轉(zhuǎn)化為力載荷作用于基板上，且主要集中在其與壓電片邊緣相連處，即使忽略壓電激勵(lì)器模擬，也不能簡(jiǎn)單的將力載荷僅加在某個(gè)節(jié)點(diǎn)上，壓電片與基板粘接邊緣存在應(yīng)力集中，最