平板廣泛使用于船舶、航空等領域,在其長期服役過程中由于持續(xù)的外界載荷的作用容易出現疲勞、腐蝕等損傷,存在巨大安全隱患。因此,對平板的結構健康監(jiān)測尤為重要。Lamb波具有衰減慢,波長短,對微小損傷敏感等優(yōu)點,適合板結構的大面積無損檢測。超聲Lamb波檢測的關鍵是研究Lamb波與損傷的相互作用及損傷定位算法。本研究著眼于工程實際問題,從理論推導、數值仿真和實驗研究入手,主要開展Lamb波波動理論和損傷定位算法的研究。首先,采用理論推導和數值模擬相結合的方法,研究平板中Lamb波基礎階S0和A0模式的波動特點及與損傷的作用形式,編寫鋁板的頻散曲線程序,并采用數值模擬方法研究了鋁板中Lamb波傳播過程及與通孔的作用形式。其次,搭建基于LabVIEW的超聲Lamb波數據采集平臺,主要研究損傷定位算法。針對離散橢圓算法中群速度測量的問題,提出可以消除頻散影響的距離差測波速方法。將RAPID算法和工程實際問題相結合,提出改進的RAPID算法解決損傷成像分辨率不高的問題,并用于鋁板無損傷、單損傷和多損傷定位的研究,另外,考慮了真實檢測環(huán)境中部分傳感器失效的情況,研究剩余傳感器網絡的損傷定位效果。最后,... 

【文章來源】：大連理工大學遼寧省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：85 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景及意義
    1.2 研究現狀
        1.2.1 超聲Lamb波檢測研究概況
        1.2.2 基于飛行時間的損傷定位研究
        1.2.3 基于損傷指數的損傷定位研究
        1.2.4 神經網絡方法的研究
    1.3 論文研究內容及章節(jié)安排
2 基于超聲Lamb波的損傷識別理論
    2.1 引言
    2.2 Lamb波理論
        2.2.1 自由平板中Lamb波
        2.2.2 頻散曲線的數值求解
    2.3 Lamb波激勵和接收
        2.3.1 壓電效應及壓電片簡介
        2.3.2 激勵信號選取
    2.4 損傷識別算法
        2.4.1 離散橢圓定位算法
        2.4.2 損傷概率成像算法及改進的RAPID算法
        2.4.3 人工神經網絡
    2.5 本章小結
3 基于超聲Lamb波的損傷檢測的仿真研究
    3.1 引言
    3.2 Lamb波在平板中的數值仿真
        3.2.1 仿真流程概述
        3.2.2 壓電場耦合分析
        3.2.3 瞬態(tài)動力分析
        3.2.4 鋁板中Lamb波傳播的數值仿真
    3.3 RAPID算法數值仿真算例
        3.3.1 RAPID算法仿真模型
        3.3.2 仿真結果分析
    3.4 本章小結
4 基于Lamb波的損傷成像算法的實驗研究
    4.1 引言
    4.2 實驗平臺搭建
    4.3 離散橢圓算法識別鋁板損傷
        4.3.1 優(yōu)化激勵頻率選取
        4.3.2 波速測量
        4.3.3 離散橢圓成像
    4.4 RAPID算法及改進的RAPID算法識別損傷
        4.4.1 傳感器網絡布置
        4.4.2 無損傷判斷
        4.4.3 單損傷研究
        4.4.4 多損傷識別
    4.5 本章小結
5 基于神經網絡的鋁板損傷識別研究
    5.1 引言
    5.2 神經網絡搭建及訓練
    5.3 損傷預測及結果分析
    5.4 本章小結
結論
參考文獻
附錄A 神經網絡訓練集和測試集樣本數據
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術論文情況
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]海上風機災害分析及健康監(jiān)測技術綜述[J]. 朱松曄,朱子默,柯世堂.  南方能源建設. 2018(02)
[2]超聲導波檢測技術的發(fā)展與應用現狀[J]. 曲志剛,武立群,安陽,白萌,方日,顏達現.  天津科技大學學報. 2017(04)
[3]基于壓電超聲導波的管道缺陷檢測數值模擬[J]. 彭芬,許斌,陳洪兵,王海東.  壓電與聲光. 2017(03)
[4]風機葉片結構的Lamb波損傷成像監(jiān)測[J]. 馬淑賢,華杰,王曉輝,王強.  無損檢測. 2017(02)
[5]超聲導波檢測技術的發(fā)展、應用與挑戰(zhàn)[J]. 何存富,鄭明方,呂炎,鄧鵬,趙華民,劉秀成,宋國榮,劉增華,焦敬品,吳斌.  儀器儀表學報. 2016(08)
[6]結構裂紋損傷的Lamb波層析成像監(jiān)測與評估研究[J]. 王強,胥靜,王夢欣,宋春曉.  機械工程學報. 2016(06)
[7]復合材料板Chirp激勵的Lamb波成像技術研究[J]. 劉增華,穆云龍,宋國榮,何存富,吳斌.  儀器儀表學報. 2015(09)
[8]板狀結構中基于Lamb波單模態(tài)的缺陷成像試驗研究[J]. 劉增華,徐營贊,何存富,吳斌.  工程力學. 2014(04)
[9]基于電磁聲激勵Lamb波的裂紋深度檢測[J]. 朱振宇,鄭陽,陳迪.  實驗力學. 2013(05)
[10]結合時間逆轉的蘭姆波與加權分布成像算法對多損傷識別的研究[J]. 苗曉婷,李富才,孟光.  機械工程學報. 2011(16)

博士論文
[1]基于導波的結構健康監(jiān)測中特征提取技術與損傷識別方法的研究[D]. 苗曉婷.上海交通大學 2011

碩士論文
[1]超聲導波損傷檢測技術改進研究[D]. 邵勇.中國科學技術大學 2017
[2]超聲導波任意波形激勵技術研究[D]. 鄭甜甜.北京交通大學 2016
[3]基于單模態(tài)的超聲Lamb波技術在復合材料層合板中的健康檢測研究[D]. 徐營贊.北京工業(yè)大學 2014
[4]金屬薄板無參考主動Lamb波損傷識別的實驗研究[D]. 宋佳剛.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[5]基于超聲導波技術的復合材料板無損檢測研究[D]. 余鋒祥.北京工業(yè)大學 2012
[6]鋁板中的蘭姆波檢測技術和非線性調頻小波變換時頻分析方法研究[D]. 方楊.上海交通大學 2012



本文編號：3147040