基于壓電傳感器和Lamb波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)（SHM）技術(shù)是航空應(yīng)用中的一個(gè)研究熱點(diǎn),但在航空服役環(huán)境中,多種隨時(shí)間變化的因素會(huì)影響Lamb波的傳播特性,造成Lamb波信號(hào)特征無法反映結(jié)構(gòu)真實(shí)狀態(tài),直接影響損傷監(jiān)測(cè)可靠性和穩(wěn)定性。針對(duì)該問題,本文研究載荷這種典型的影響因素,從靜載荷對(duì)Lamb波傳播的影響機(jī)理、靜載荷對(duì)Lamb波傳播影響的實(shí)驗(yàn)規(guī)律分析、靜載荷下Lamb波傳播建模仿真方法三方面展開靜載荷下Lamb波傳播特性的研究,主要研究工作如下:（1）首先基于壓電效應(yīng)和Lamb波傳播的基本原理,研究建立了靜載荷作用下基于壓電傳感器的Lamb波激勵(lì)、傳播和傳感模型,然后從理論上分析了靜載荷對(duì)Lamb波波速和幅值的影響機(jī)理,包括由于載荷引起的聲彈性效應(yīng)導(dǎo)致波速的變化以及載荷引起的壓電本構(gòu)方程的非線性變化導(dǎo)致的Lamb波傳播幅值的變化。（2）開展了靜載荷作用下Lamb波傳播特性的實(shí)驗(yàn)研究,從不同的Lamb波頻率、結(jié)構(gòu)厚度和載荷方向三個(gè)方面系統(tǒng)研究并總結(jié)了靜載荷對(duì)Lamb波波速和幅值的影響規(guī)律,與上述靜載荷對(duì)Lamb波傳播特性的影響機(jī)理分析的結(jié)果基本吻合,并在此基礎(chǔ)上建立了靜載荷對(duì)主要壓電常數(shù)影響的... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

主動(dòng)的壓電-Lamb波SHM系統(tǒng)示意圖

局限于平行波傳播方向的載荷，對(duì)其他方向上的載荷作用下的聲彈性效應(yīng)也進(jìn)行了理論分析，引入超彈性材料即考慮載荷作用導(dǎo)致的結(jié)構(gòu)應(yīng)力-應(yīng)變本構(gòu)關(guān)系的微弱非線性變化，從而利用載荷作用下的非對(duì)稱三階剛度矩陣來計(jì)算Lamb波在鋁板中各個(gè)方向傳播的頻散曲線，典型結(jié)果如圖1.3所示。根據(jù)他們的研究：相速度隨載荷變化時(shí)會(huì)受到頻厚積的影響，當(dāng)Lamb波傳播方向與載荷方向相同時(shí)，Lamb波低階相速度隨載荷增大而成比例減小。由于應(yīng)力引起的板結(jié)構(gòu)的各向異性，相速度的變化也與載荷方向相關(guān)。但是具體的Lamb波頻率、板厚和載荷方向?qū)ο嗨俣入S載荷變化的規(guī)律在他們的研究中沒有給出。（a）A0模式中不同載荷大小對(duì)相速度影響 （b）S0模式中不同載荷大小對(duì)相速度影響

南京航空航天大學(xué)碩士學(xué)位論文波的傳播方向與載荷方向相同，在鋁試件上的典型結(jié)果如圖1.4所示。可以看出，A0模式在低頻情況下，飛行時(shí)間斜率為負(fù)，意味著A0模式的相速度是隨載荷增大而變快的；高頻A0和S0模式的相速度是隨載荷增大而變慢的。在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中他們的高頻達(dá)到了500-800kHz，結(jié)合他們使用的鋁板厚度，此時(shí)A0和S0已經(jīng)發(fā)生混疊，所以他們關(guān)于A0和S0模式相速度的統(tǒng)計(jì)信息的準(zhǔn)確性存在疑問。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]板中正交靜應(yīng)力與Lamb波波速關(guān)系探討[J]. 王軍,王寅觀.  聲學(xué)技術(shù). 2008(03)
[2]金屬薄板中Lamb波波速與靜應(yīng)力關(guān)系的理論研究[J]. 王軍,王寅觀.  聲學(xué)學(xué)報(bào). 2006(06)



本文編號(hào)：3475560