面向結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的Lamb波力學(xué)建模研究.pdf

1、基于壓電元件和Lamb波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于航空航天結(jié)構(gòu)的主動(dòng)監(jiān)測(cè)方法。該方法利用壓電元件監(jiān)測(cè)板結(jié)構(gòu)中Lamb波的傳播情況，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)損傷的識(shí)別與定位。由于板結(jié)構(gòu)中傳播的Lamb波具有復(fù)雜的傳播特性，其力學(xué)建模對(duì)于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的實(shí)現(xiàn)具有重要研究價(jià)值。
　　本文主要應(yīng)用數(shù)種已知的理論方法，通過統(tǒng)籌研究結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)工作中的壓電元件和板結(jié)構(gòu)中Lamb波的各項(xiàng)特性及其相互間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了板結(jié)構(gòu)中Lamb波的解析建模，并實(shí)

2、驗(yàn)驗(yàn)證了建模結(jié)果的正確性。這一解析建模得到了目標(biāo)板結(jié)構(gòu)中Lamb波的理論傳播特性，以期在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中起到指導(dǎo)傳感器分布，選擇合適的監(jiān)測(cè)信號(hào)，預(yù)測(cè)Lamb波的傳播過程及波形，協(xié)助進(jìn)行模式判別與損傷判定等理論指導(dǎo)的作用。
　　本文的主要研究工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1、針對(duì)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)工作中常用的壓電元件進(jìn)行了建模分析?；趶?fù)變函數(shù)分析法求解壓電材料特有的力電耦合場(chǎng)，對(duì)壓電元件用作激勵(lì)源和傳感器兩種情況下的粘接膠層的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)

3、行分析，研究得到了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)中壓電激勵(lì)源和壓電傳感器的工作機(jī)理。
　　2、針對(duì)板結(jié)構(gòu)中Lamb波傳播的頻散特性進(jìn)行了建模分析。求解得到金屬板結(jié)構(gòu)中的Lamb波頻散曲線和復(fù)合材料板結(jié)構(gòu)中的Lamb波各向異性頻散曲線，并進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。
　　3、針對(duì)板結(jié)構(gòu)中Lamb波的激勵(lì)產(chǎn)生及其在板平面中的傳播衰減等物理過程，提出了板結(jié)構(gòu)中Lamb波激勵(lì)作用的解析建模方法。將壓電激勵(lì)源工作機(jī)理與板結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性結(jié)合，求解得到了金屬板和復(fù)