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1、基于Lamb波薄板損傷識(shí)別的若干問(wèn)題研究摘要薄板狀結(jié)構(gòu)在工程中應(yīng)用廣泛，由于外界作用，薄板在服役期間會(huì)逐漸出現(xiàn)損傷。若不及時(shí)發(fā)現(xiàn)，有可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常使用，甚至危機(jī)生命和財(cái)產(chǎn)安全。因此，應(yīng)該及早發(fā)現(xiàn)損傷，并對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和定位，以避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)失效情況?；贚amb波的薄板監(jiān)測(cè)是結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有發(fā)展前景的方法之一，本文通過(guò)理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)合的方式，對(duì)損傷檢測(cè)、定位和優(yōu)化做了若干研究。依據(jù)彈性動(dòng)力學(xué)的理論，由位移勢(shì)函數(shù)法推導(dǎo)出了Lamb波的頻散方程。利用Matlab語(yǔ)言進(jìn)行編程計(jì)算數(shù)值解，以Q235鋼板為例繪制出了頻散曲線，并對(duì)Lamb波的多模態(tài)和頻散特性做
2、了討論。對(duì)Lamb波波結(jié)構(gòu)的位移分量和應(yīng)力分量做了理論上的求解，討論了不同頻厚積下S0和A0模態(tài)對(duì)不同缺陷的敏感度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了低頻厚積情況下對(duì)缺陷檢測(cè)的可行性，并利用峰值損傷因子的變化大小證明了低頻厚積下的A0模態(tài)比較適合檢測(cè)表面缺陷。詳細(xì)闡述了能量衰減法的原理，并介紹了計(jì)算波包能量的方法，指出利用該方法用來(lái)進(jìn)行損傷定位的可行性。通過(guò)對(duì)薄板中孔狀損傷的實(shí)驗(yàn)分析，得出了波形能量隨著損傷深度的增加而變化的規(guī)律，利用波形的能量變化計(jì)算不同路徑的損傷率，并采用該方法實(shí)現(xiàn)了損傷位置的初步定位。與實(shí)際損傷位置和利用橢圓定位法計(jì)算的位置做對(duì)比，證明了該方法的可行
3、性，為大面積的薄板監(jiān)測(cè)提供了參考。介紹了對(duì)構(gòu)件進(jìn)行測(cè)點(diǎn)優(yōu)化的必要性，對(duì)傳感器的位置和數(shù)目?jī)?yōu)化做了簡(jiǎn)介。以4點(diǎn)固支的薄板為例，利用遺傳算法，計(jì)算了優(yōu)化前后的可識(shí)別單元數(shù)目。通過(guò)數(shù)據(jù)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行傳感器的位置和數(shù)目?jī)?yōu)化對(duì)提高可識(shí)別單元的數(shù)目有著很大的作用。關(guān)鍵詞：Lamb波頻散方程；波結(jié)構(gòu)；損傷識(shí)別；能量衰減法；測(cè)點(diǎn)優(yōu)化萬(wàn)方數(shù)據(jù)基于Lamb波薄板損傷識(shí)別的若干問(wèn)題研究AbstractSteeliswidelyusedinthestructure,however,duetotheexternalforces，thedamagewillbeappeared
4、graduallyduringtheuseoftheproduct.Ifthedamageisnotfoundintime,itwillaffectthenormaluseofthestructureandeventhesafetyoflifeandproperty.Therefore,itshouldbefoundthedamageearly,andavoidtheaccidents.SteeldetectionbasedonLambwaveisoneoftheprospectmethodsinthefieldofstructuralhealthmo
5、nitoring.Thispaperusesthemethodofcombinationofthetheoryandexperiment,anddosomeresearchonthedamagedetection,localizationandoptimization.Accordingtothetheoryofelasticdynamics,deducetheLambwavedispersionequationbasedonthepotentialfunction.SolvedthenumericalsolutionbyMatlabprogram,t
6、hendrawsthedispersioncurve,anddiscussedthemulti-modesanddispersioncharacteristics.Deducingthetheoryofdisplacementcomponentsandstresscomponents,discussedthedifferentdefectssensitivityundertheS0andA0mode.Provedthedetectionfeasibilityinthecaseoflow-frequencythicknessproductthrought
7、heexperience,andusethevariationofthepeakdamagefactorprovedtheA0modeissuitabletodetectthesurfacedefects.Thispaperexpoundstheprincipleoftheenergydampingmethod,introducesthemethodsforcalculatetheenergyofwavepacketandpointsoutthefeasibilityofusingthismethodfordamagelocalization.Thep
8、aperobtainstheprincipleofwaveenergychangeswitht
