本文關鍵詞：基于應變模態(tài)的壓電智能層合板結構損傷識別方法研究　出處：《南京航空航天大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 碳纖維復合材料層合板 壓電智能結構 壓電應變片 應變模態(tài) 損傷識別

【摘要】：由于復合材料層合板在使用過程中容易出現損傷,這會導致其材料的綜合性能下降,有時會使結構部件突然斷裂,本文針對此問題從航空航天工程應用背景出發(fā),利用壓電智能系統(tǒng)對復合材料層合結構進行損傷識別分析。主要研究內容如下:(1)從理論上對比分析了基于結構固有頻率和應變模態(tài)的損傷識別方法的優(yōu)缺點,發(fā)現基于固有頻率的方法雖然可以檢測損傷,但是不能確定損傷的位置,而基于應變模態(tài)的方法可以很好的對損傷進行定位和定量分析。并用該理論為后面的模擬和試驗分析提供技術支持。(2)模擬分析復合材料層合板損傷識別。復合材料損傷識別主要包括:損傷存在識別、損傷定位、損傷定量這三步,本文首先基于固有頻率,位移模態(tài)和應變模態(tài)這三種方法對復合材料層合板進行損傷分析,發(fā)現應變模態(tài)對損傷識別效果最敏感,然后在基于應變模態(tài)變化率、應變模態(tài)變化差和應變模態(tài)差分這三種方法對復合材料層合板進行損傷識別分析,發(fā)現這三種方法對單點損傷識別效果都很好,但是只有應變模態(tài)變化率能很好的對多點損傷進行定位和定量分析。(3)通過試驗來對復合材料層合板單點損傷識別。首先根據理論分析搭建試驗平臺;然后通過壓電應變片采集壓電信號并通過濾波降噪及小波變換對信號進行處理,得到幅頻信號并找出復合材料層合板的各階固有頻率及其對應的幅值;然后根據得到的數據進行三次樣條插值從而得到復合材料層合板各階固有頻率下對應的應變模態(tài)振型圖,再通過對比有損和完好層合板的應變模態(tài)振型圖可以找到損傷出現的大概位置;最后通過在損傷位置附件增加壓電應變片的數量,達到對損傷進行精確定位的目的。在對損傷進行定位的基礎上,再用同樣的方法對損傷進行定量分析。
[Abstract]:The composite laminates are prone to damage in the process of use, which will lead to the deterioration of the comprehensive properties of the materials, and sometimes make the structural parts suddenly break. This paper aims at this problem from the aerospace engineering application background. Damage identification and analysis of composite laminated structures using piezoelectric intelligent system. The main research contents are as follows: 1). The advantages and disadvantages of damage identification methods based on natural frequencies and strain modes of structures are compared and analyzed theoretically. It is found that the method based on natural frequency can detect the damage, but it can not determine the location of the damage. The method based on strain mode can be used to locate and quantitatively analyze the damage and provide technical support for the simulation and experimental analysis. The damage identification of composite laminates mainly includes: damage identification. Damage location and damage quantification are three steps. Firstly, based on the three methods of natural frequency, displacement mode and strain mode, the damage analysis of composite laminates is carried out, and it is found that the strain mode is the most sensitive to damage identification. Then based on strain mode change rate, strain mode variation difference and strain mode difference, the damage identification of composite laminated plate is carried out. It is found that these three methods are very effective for single point damage identification. But only the strain mode change rate can locate and quantitatively analyze the damage of multiple points. (3) the single point damage of composite laminates can be identified by experiments. Firstly, the test platform is built according to the theoretical analysis. Then the piezoelectric strain gauge is used to collect the voltage signal and the signal is processed by filtering and denoising and wavelet transform. The amplitude-frequency signal is obtained and the natural frequencies of the composite laminates and their corresponding amplitudes are found out. Then the cubic spline interpolation is carried out according to the obtained data to obtain the corresponding strain mode vibration pattern of composite laminated plates at different natural frequencies. Then, by comparing the modal pattern of the damaged and intact laminated plates, the location of the damage can be found. Finally, by increasing the number of piezoelectric strain gauges in the attachment of the damage position, the aim of accurate location of the damage is achieved. On the basis of the location of the damage, the same method is used to quantitatively analyze the damage.
【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】：2015
【分類號】：TB33

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 方治華,顧永強,賈宏玉;等截面彈性梁的應變模態(tài)分析[J];包頭鋼鐵學院學報;2005年01期

2 徐麗;易偉建;吳高烈;;結構局部損傷診斷的應變模態(tài)方法——分析與應用[J];自然災害學報;2006年03期

3 文歡;呂泳;朱四榮;;基于應變模態(tài)測試的復合材料梁的剛度識別[J];武漢理工大學學報;2013年12期

4 崔之健;魯明俊;;基于應變模態(tài)分析的長輸油氣管線損傷檢測仿真研究[J];機械;2006年08期

5 孫建剛;王樹偉;仝世峰;;基于應變模態(tài)變化率的框架結構損傷識別方法[J];油氣田地面工程;2008年03期

6 李福如;張維;李寶豐;丁海寧;;基于應變模態(tài)法的簡支橋梁損傷識別研究[J];工程建設;2010年04期

7 梁磊,羅裴,周雪芳,陳大雄,南秋明,劉爾;光纖光柵用于混凝土結構應變模態(tài)檢測的研究[J];中國水泥;2003年08期

8 瞿偉廉,陳超,魏文輝;基于應變模態(tài)的鋼結構構件焊縫損傷定位方法的研究[J];世界地震工程;2002年02期

9 畢紅霞;王艾倫;曹旭輝;;基于應變模態(tài)的自帶冠葉盤結構振動局部化問題[J];華東理工大學學報(自然科學版);2012年04期

10 張麗梅;劉衛(wèi)然;張立偉;杜守軍;張揚;;基于單元應變模態(tài)差和RBF神經網絡的網架損傷檢測方法[J];河北科技大學學報;2013年01期

相關會議論文 前10條

1 顧培英;吳亞忠;鄧昌;;基于損傷應變模態(tài)的損傷程度直接指標法[A];首屆全國水工抗震防災學術會議論文集[C];2006年

2 王亞濤;譚靜;陳輝;應懷樵;;結構在不同約束下的位移模態(tài)和應變模態(tài)分析[A];第二十一屆全國振動與噪聲高技術及應用學術會議論文集[C];2008年

3 徐麗;易偉建;;應變模態(tài)在框架結構節(jié)點損傷診斷中的試驗研究[A];防震減災工程研究與進展——全國首屆防震減災工程學術研討會論文集[C];2004年

4 杜永峰;邵云飛;;應變模態(tài)在桁架結構損傷識別中的應用[A];第三屆全國防震減災工程學術研討會論文集[C];2007年

5 杜永峰;邵云飛;;應變模態(tài)在桁架結構損傷識別中的應用[A];第三屆全國防震減災工程學術研討會論文集[C];2007年

6 毛東建;;基于應變模態(tài)對桁架結構損傷識別的實驗探討[A];第十屆全國建設工程無損檢測技術學術會議論文集[C];2008年

7 顧培英;鄧昌;湯雷;;工作應變模態(tài)時域識別方法研究[A];現代水利水電工程抗震防災研究與進展[C];2009年

8 單一男;武湛君;王奕首;;基于應變模態(tài)的復合材料板結構模型的損傷識別方法[A];第十五屆中國科協(xié)年會第17分會場：復合材料與節(jié)能減排研討會論文集[C];2013年

9 許斌;劉崇武;;基于光纖光柵宏應變模態(tài)的損傷識別[A];第18屆全國結構工程學術會議論文集第Ⅰ冊[C];2009年

10 張開鵬;吳代華;李卓球;;基于均值變點檢驗的結構損傷定位方法研究[A];第十三屆全國結構工程學術會議論文集（第Ⅰ冊）[C];2004年

相關博士學位論文 前2條

1 顧培英;基于應變模態(tài)技術的結構損傷診斷直接指標法研究[D];河海大學;2006年

2 包振明;基于應變模態(tài)法智能識別海洋導管架平臺的構件裂紋[D];大連理工大學;2013年

相關碩士學位論文 前10條

1 范濤;基于應變模態(tài)的結構損傷檢測[D];昆明理工大學;2015年

2 文歡;基于應變模態(tài)識別FRP層合梁板剛度的方法[D];武漢理工大學;2015年

3 耿棟;基于動應變的梁式橋梁動撓度識別[D];合肥工業(yè)大學;2015年

4 王珊;高速列車構架應變模態(tài)分析與改進[D];北京交通大學;2016年

5 劉銀緯;基于應變模態(tài)的壓電智能層合板結構損傷識別方法研究[D];南京航空航天大學;2015年

6 郭巍;基于應變及應變模態(tài)變化率的薄板損傷數值分析[D];大慶石油學院;2006年

7 聶振華;基于應變模態(tài)的圓拱結構損傷識別方法研究[D];暨南大學;2008年

8 王樹偉;基于應變模態(tài)變化率的鋼筋砼框架損傷研究[D];大慶石油學院;2008年

9 劉水華;環(huán)境因素下空間結構的應變模態(tài)分析[D];廣州大學;2012年

10 王鋒;應變模態(tài)分析在機械結構損傷檢測中的應用[D];太原理工大學;2011年

，

本文編號：1422994