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《基于頻率識(shí)別纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加筋板的分層損傷》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、廣州大學(xué)碩士學(xué)位論文基于頻率識(shí)別纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加筋板的分層損傷專業(yè)：建筑與土木工程碩士生：詹超指導(dǎo)教師：葉茂、張芝芳摘要纖維增強(qiáng)復(fù)合材料FRP由于具有較高的比強(qiáng)度、比模量、可設(shè)計(jì)性、優(yōu)越的抗疲勞性能、耐腐蝕性等，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航空航天、建筑土木、海洋工程、能源交通等工程領(lǐng)域。FRP材料的主要應(yīng)用形式之一是加筋板/殼結(jié)構(gòu)，即在主體結(jié)構(gòu)（層合板或殼）中通過(guò)一定的方式連接加強(qiáng)筋（層合材料），這樣可極大地提高結(jié)構(gòu)的承載能力，因而FRP加筋板結(jié)構(gòu)也成為實(shí)際應(yīng)用中最基本的結(jié)構(gòu)形式之一。而該類結(jié)構(gòu)在服役過(guò)程中很容易因砂石、冰雹、子彈或者維修工具掉落等中低速?zèng)_擊而產(chǎn)生底板和加強(qiáng)筋之間的脫粘以及底板內(nèi)部的
2、分層，這些分層/脫層損傷將極大地弱化復(fù)合材料加筋板的承載能力，最終可導(dǎo)致結(jié)構(gòu)在低于設(shè)計(jì)載荷水平下失效，造成嚴(yán)重的安全事故和重大的生命財(cái)產(chǎn)損失。因此，對(duì)在建筑土木、航空航天等重要工程領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用的FRP加筋板結(jié)構(gòu)進(jìn)行分層損傷的早期診斷和識(shí)別顯得尤為重要。本論文以FRP復(fù)合材料加筋板為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)比分層損傷發(fā)生前后FRP加筋板的振動(dòng)頻率變化，來(lái)識(shí)別FRP加筋板中的分層損傷。構(gòu)建了人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和優(yōu)化算法兩種逆向檢測(cè)算法以利用FRP加筋板在損傷前后發(fā)生的一系列頻率變化值來(lái)逆推出FRP加筋板中的分層位置和大小。分別采用數(shù)值驗(yàn)證和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證來(lái)雙重檢驗(yàn)兩種算法識(shí)別分層損傷的精度和效率：（1）首先構(gòu)
3、建了加筋板的有限元模型，包含兩種不同位置的分層損傷（加筋條與底板之間的分層和加筋板底板內(nèi)的分層），并使用有限元模型產(chǎn)生的數(shù)值案例來(lái)檢驗(yàn)兩種逆向算法（數(shù)值驗(yàn)證）；（2）設(shè)計(jì)制作了無(wú)損傷和含分層損傷的加筋板試件并進(jìn)行模態(tài)測(cè)試獲得了加筋板試件的實(shí)測(cè)頻率值，再將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)用于兩種逆向檢測(cè)算法以預(yù)測(cè)FRP加筋板試件中的分層損傷（實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證）。此外，還通過(guò)添加不同樣本數(shù)量和不同干擾等級(jí)的噪聲到仿真頻率中以模擬實(shí)驗(yàn)誤差，考察了兩種逆向檢測(cè)算法I基于頻率識(shí)別纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加筋板的分層損傷的魯棒性。數(shù)值驗(yàn)證結(jié)果表明：兩種逆向檢測(cè)算法都可以有效地識(shí)別出FRP加筋板中兩種不同位置的分層損傷。相比于直接使用遺傳算法
4、，采用代理模型替代優(yōu)化過(guò)程中的有限元模型，減少了優(yōu)化過(guò)程中迭代計(jì)算的時(shí)間，大大提高了損傷識(shí)別的效率。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證結(jié)果表明：有代理模型的遺傳算法預(yù)測(cè)出的分層損傷與實(shí)際的損傷存在重合，說(shuō)明該方法可以較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出FRP試件中的分層損傷信息，此外，相比分層損傷的位置，對(duì)分層大小的預(yù)測(cè)更為準(zhǔn)確；而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于實(shí)驗(yàn)誤差非常敏感，在使用實(shí)測(cè)頻率數(shù)據(jù)進(jìn)行損傷預(yù)測(cè)的過(guò)程中表現(xiàn)不理想，無(wú)法得到有效的損傷信息。進(jìn)一步的噪聲敏感性分析結(jié)果表明：對(duì)仿真頻率添加噪聲干擾后，采用有代理模型的遺傳算法依舊可以預(yù)測(cè)較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)分層損傷信息，反映該算法對(duì)噪聲不敏感，較為穩(wěn)定；而人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的預(yù)測(cè)結(jié)果則不準(zhǔn)確，表明其對(duì)噪
5、聲很敏感，算法的魯棒性不足。綜上，本文得出的結(jié)論是，基于頻率變化的方法可以用于識(shí)別FRP加筋板中的分層損傷，應(yīng)采用有代理模型的遺傳算法以達(dá)到最優(yōu)的識(shí)別效率和精度。關(guān)鍵詞：復(fù)合材料；加筋板，振動(dòng)頻率；損傷識(shí)別；逆向檢測(cè)算法II廣州大學(xué)碩士學(xué)位論文Frequency-basedDelaminationDetectioninStiffenedFiberReinforcedPolymerPlatesMajor:ArchitecturalandCivilEngineeringName:ZhanChaoSupervisor:YeMao、ZhangZhifangAbstractFRPcompositem
6、aterialswhichhaveadvantagessuchashighstrength/stiffnessratio,easeofshaping,excellentfatigueresistance,goodcorrosionresistance,etc.,havebeenwidelyusedinaerospace,civil,energy,transportation,andmarineengineering.OneofthemainapplicationformsofFRPisstiffenedplateorshellstructures,inwhichthestiffenersa
7、readdedtothemainstructures(laminatedplatesorshells)throughcertainwaytogreatlyimprovethebearingcapacityoftheFRPstructure.StiffenedFRPplateshavebecomeabasicaswellascommontypeofFRPstructuresappliedonmodernaircraftan
