復(fù)合材料主動(dòng)多激勵(lì)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)是實(shí)現(xiàn)材料智能化的首要條件之一,可分為被動(dòng)式和主動(dòng)式兩種。基于壓電陶瓷的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就是主動(dòng)的多激勵(lì)的監(jiān)測(cè)方法。因?yàn)閴弘娞沾删哂姓鎵弘娦?yīng),任意壓電傳感器在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)過(guò)程中既可作為驅(qū)動(dòng)器,又可作為傳感器。相比于其他健康監(jiān)測(cè)方法,這種方法具有經(jīng)濟(jì)、設(shè)備簡(jiǎn)單、使用方便的特點(diǎn)。
　　本文主要研究了這種主動(dòng)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方法在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料健康監(jiān)測(cè)上的應(yīng)用。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中心任務(wù)是損傷識(shí)別和性能評(píng)價(jià)。損傷識(shí)別即

2、損傷判斷、損傷定位及損傷程度估計(jì)。要實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),須滿足三個(gè)條件:選擇合適的傳感器以驅(qū)動(dòng)和接收可分辨的檢測(cè)信號(hào);選擇合適的激勵(lì)信號(hào)已產(chǎn)生能在符合薄板理論假定的復(fù)合材料層合板中傳導(dǎo)的應(yīng)力波;用高效適用的信號(hào)處理算法來(lái)處理接收的信號(hào)數(shù)據(jù)以得到預(yù)期的結(jié)果。
　　本研究基于主動(dòng)多激勵(lì)的思想,在有限的壓電陶瓷傳感器里得到足夠多的傳感信號(hào)。首先,根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)試件,選擇合適的具有足夠驅(qū)動(dòng)能力的壓電傳感器。其次,選取高斯窄帶正弦波信號(hào)作為激勵(lì)波

3、形,在比較高的中心頻率激勵(lì)下,它能產(chǎn)生擴(kuò)散能力相當(dāng)強(qiáng)的Lamb應(yīng)力波。拉姆波具有頻散的特點(diǎn),在各項(xiàng)異性的介質(zhì)中,它的相速還跟傳播方向有關(guān)。復(fù)合材料層合板中的Lamb波對(duì)脫層等損傷特別敏感,傳導(dǎo)中的Lamb波遇到介質(zhì)不連續(xù)的損傷界面如脫層、孔洞、裂紋時(shí),會(huì)發(fā)生散射現(xiàn)象。所以,散射信號(hào)包含了損傷的信息。
　　文中對(duì)帶脫層損傷的復(fù)合材料直梁、平板試件和鉆孔的復(fù)合材料直梁試件作了健康監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)。提出基于傳感信號(hào)能量的傳感信號(hào)損傷率和衰減率這