本文關(guān)鍵詞：基于激光超聲技術(shù)的層合結(jié)構(gòu)無損檢測方法研究

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【摘要】：超聲導波對結(jié)構(gòu)內(nèi)的損傷較為敏感,在衰減的情況下還可以傳播較長的距離,被廣泛的認為是復(fù)合材料損傷定量檢測的最支持工具之一。激光超聲檢測技術(shù)是利用激光照射在結(jié)構(gòu)表面時產(chǎn)生的熱彈效應(yīng)和燒蝕機制在結(jié)構(gòu)中激發(fā)出超聲導波進行結(jié)構(gòu)檢測,具有非接觸式激勵、檢測空間分辨率高、對構(gòu)件表面要求不高等優(yōu)點,已成為無損檢測領(lǐng)域的熱點話題。層合材料的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,為了有效地檢測其損傷,本文基于激光超聲技術(shù),對層合結(jié)構(gòu)的損傷檢測方法進行了深入的探討和研究。首先,深入了解了激光超聲技術(shù)的檢測原理,對Lamb波的傳播特性以及頻散的特點進行了分析。在此基礎(chǔ)上,對相應(yīng)的信號處理手段(傅里葉變換和小波變換)進行了探討和研究,實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)中Lamb波的波場分離以及基于能量圖譜的結(jié)構(gòu)損傷的可視化研究。其次,基于Lamb波的頻散方程,利用一維短空間截斷的方法,分析Lamb波波數(shù)信號隨空間的變化規(guī)律,從而判斷損傷的位置。在此基礎(chǔ)上,探討Lamb波波數(shù)與結(jié)構(gòu)本身特性的關(guān)系,定量分析了鋁板中損傷的嚴重程度,并對碳纖維復(fù)合材料的損傷程度進行了大致評估。最后,將基于波數(shù)分析的信號處理方法應(yīng)用于二維空間,采用短空間傅里葉變換的方法,通過時域和頻域的局部波數(shù)估計算法實現(xiàn)層合結(jié)構(gòu)損傷的定位成像;通過對不同時刻的波場進行波數(shù)分析,根據(jù)不同波數(shù)所占的權(quán)值不同,采用波數(shù)域內(nèi)加窗的方法濾除健康信號,并通過二維波場能量圖實現(xiàn)損傷的定位成像。
【關(guān)鍵詞】：激光超聲技術(shù) 層合結(jié)構(gòu) Lamb波 波場分離 波數(shù)分析 無損檢測
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB559;TN249
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 注釋表12-14
• 縮略詞14-15
• 第一章 緒論15-24
• 1.1 課題的研究背景及意義15-16
• 1.2 激光超聲檢測技術(shù)的發(fā)展16-18
• 1.3 常用的激光超聲傳感元件18-19
• 1.4 Lamb波的傳播特性19-20
• 1.5 激光超聲信號處理方法20-22
• 1.5.1 時域分析20-21
• 1.5.2 頻域分析21
• 1.5.3 綜合時間-頻率域分析21-22
• 1.6 本文的研究目標和內(nèi)容安排22-24
• 第二章 激光超聲檢測技術(shù)24-39
• 2.1 引言24
• 2.2 激光超聲檢測技術(shù)基本原理24-26
• 2.2.1 激光超聲的激發(fā)原理24-25
• 2.2.2 基于聲場互易假設(shè)的波場成像25-26
• 2.3 Lamb波的傳播特性26-32
• 2.3.1 單層介質(zhì)中Lamb波的傳播特性26-29
• 2.3.2 多層介質(zhì)中Lamb波的傳播特性29-32
• 2.4 激光超聲檢測系統(tǒng)的構(gòu)成32-38
• 2.4.1 控制單元33-34
• 2.4.2 激勵單元34-36
• 2.4.3 傳感單元36-37
• 2.4.4 層合結(jié)構(gòu)試驗件37-38
• 2.5 本章小結(jié)38-39
• 第三章 基于波場分離的損傷識別方法39-50
• 3.1 引言39
• 3.2 基于小波分析的信號提取方法39-41
• 3.2.1 小波變換39-40
• 3.2.2 小波提取信號實驗40-41
• 3.3 基于傅里葉變換的波場分離方法41-45
• 3.3.1 傅里葉變換41-42
• 3.3.2 波場分離理論42-43
• 3.3.3 波場分離實驗43-45
• 3.4 基于能量分布的損傷成像技術(shù)45-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第四章 損傷深度對Lamb波傳播特性的影響50-64
• 4.1 引言50
• 4.2 基于傅里葉變換的波數(shù)分析50-51
• 4.2.1 波數(shù)分析理論50
• 4.2.2 Lamb波相速度的計算50-51
• 4.2.3 短空間傅里葉變換51
• 4.3 鋁板中的Lamb波傳播特性研究51-55
• 4.3.1 鋁板厚度與波數(shù)的關(guān)系51-52
• 4.3.2 鋁板損傷深度評估52-55
• 4.4 復(fù)合材料板中Lamb波傳播特性研究55-63
• 4.4.1 復(fù)合材料板厚度與波數(shù)的關(guān)系55-59
• 4.4.2 復(fù)合材料板損傷深度評估59-63
• 4.5 本章小結(jié)63-64
• 第五章 基于波數(shù)分析的損傷成像方法研究64-75
• 5.1 引言64
• 5.2 基于波數(shù)分析的損傷成像原理64
• 5.3 基于局部波數(shù)估計的成像方法64-70
• 5.3.1 瞬時波場波數(shù)分布估計64-65
• 5.3.2 頻域波數(shù)分布估計65
• 5.3.3 波數(shù)估計損傷成像實驗65-70
• 5.4 基于波數(shù)濾波的成像方法70-73
• 5.4.1 波數(shù)濾波成像算法70
• 5.4.2 波數(shù)濾波損傷成像實驗70-73
• 5.5 本章小結(jié)73-75
• 第六章 總結(jié)和展望75-77
• 6.1 全文總結(jié)75-76
• 6.2 問題與展望76-77
• 參考文獻77-82
• 致謝82-84
• 在學期間的研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文84

【參考文獻】

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