Lamb波時間反轉方法及其在結構健康監(jiān)測中的應用研究.pdf

1、主動Lamb波結構健康監(jiān)測方法由于對結構中的裂紋、復合材料脫層等小損傷敏感，是目前被認為最有效的板結構損傷監(jiān)測方法。然而Lamb波傳播存在著頻散及多模特性，同時待測結構往往較為復雜，尤其是復合材料結構，結構特性及損傷機理分析困難，主動Lamb 波結構健康監(jiān)測研究中還存在信號信噪比低下、損傷辨識方法簡單、監(jiān)測效率不高等諸多問題。本文研究了Lamb 波自適應時間反轉聚焦，并將這一原理應用于主動Lamb 波復合材料結構健康監(jiān)測技術的改進研究。

2、主要研究工作包括以下幾方面：
　　 首先，介紹了結構健康監(jiān)測以及主動Lamb波技術的研究背景和意義，給出了本文的研究方向和內容；
　　 第二，采用彈性力學理論，討論了Lamb波傳播頻散方程及基于壓電元件的Lamb波激勵和傳感模型；在Lamb 波傳播特性分析基礎上，分析了時間反轉方法的基本原理，以及基于壓電元件的Lamb 波信號的時間反轉聚焦過程；
　　 第三，研究提出了基于時間反轉聚焦過程的主動Lamb 波損傷直

3、接時反成像技術，分析了該方法和合成時反成像方法的異同點和適用性；提出了采用波包重建方法，克服波包混疊現象引起的成像顯示精度低問題；
　　 第四，基于時間反轉聚焦原理，提出了基于信號峰值和基于損傷散射信號的兩種監(jiān)測技術中的信號增強方法，給出了方法的具體實施過程，并進行了實驗驗證；
　　 第五，針對主動Lamb 波健康監(jiān)測中通過參考信號方式獲取損傷信息的方法實用性差問題，研究了無參考損傷成像監(jiān)測方法，提出雙元壓電傳感陣列和時

4、間窗函數截取監(jiān)測信號中的結構內部散射信號，并采用合成損傷成像方法實現對損傷的監(jiān)測；在此基礎上，初步研究實現了對加筋復合材料板的無參考損傷監(jiān)測；
　　 第六，結合某無人機機翼盒段結構件地面驗證實驗，在該盒段結構上進行了主動Lamb 波健康監(jiān)測應用研究，設計了壓電夾層規(guī)范傳感器陣列的電氣特性、安裝和布線工藝，在盒段結構件螺釘松動監(jiān)測實驗中，驗證了基于時反聚焦方法對監(jiān)測信號的增強效果；
　　 最后，對全文進行了總結，并對研究中