面向結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的Lamb波力學建模研究.pdf

1、基于壓電元件和Lamb波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用于航空航天結(jié)構(gòu)的主動監(jiān)測方法。該方法利用壓電元件監(jiān)測板結(jié)構(gòu)中Lamb波的傳播情況，從而實現(xiàn)對結(jié)構(gòu)損傷的識別與定位。由于板結(jié)構(gòu)中傳播的Lamb波具有復雜的傳播特性，其力學建模對于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的實現(xiàn)具有重要研究價值。
　　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)測工作中的壓電元件和板結(jié)構(gòu)中Lamb波的各項特性及其相互間的關(guān)系，實現(xiàn)了板結(jié)構(gòu)中Lamb波的解析建模，并實

2、驗驗證了建模結(jié)果的正確性。這一解析建模得到了目標板結(jié)構(gòu)中Lamb波的理論傳播特性，以期在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中起到指導傳感器分布，選擇合適的監(jiān)測信號，預測Lamb波的傳播過程及波形，協(xié)助進行模式判別與損傷判定等理論指導的作用。
　　本文的主要研究工作和創(chuàng)新點如下:
　　1、針對結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測工作中常用的壓電元件進行了建模分析?；趶妥兒瘮?shù)分析法求解壓電材料特有的力電耦合場，對壓電元件用作激勵源和傳感器兩種情況下的粘接膠層的動力學特性進

3、行分析，研究得到了結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測技術(shù)中壓電激勵源和壓電傳感器的工作機理。
　　2、針對板結(jié)構(gòu)中Lamb波傳播的頻散特性進行了建模分析。求解得到金屬板結(jié)構(gòu)中的Lamb波頻散曲線和復合材料板結(jié)構(gòu)中的Lamb波各向異性頻散曲線，并進行了驗證實驗。
　　3、針對板結(jié)構(gòu)中Lamb波的激勵產(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波激勵作用的解析建模方法。將壓電激勵源工作機理與板結(jié)構(gòu)動力學特性結(jié)合，求解得到了金屬板和復