基于Lamb波信號(hào)時(shí)頻分析的鋁合金結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)的研究.pdf

1、作為一種有效的實(shí)時(shí)在線檢測(cè)方法,基于Lamb波的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)成為最近十余年國內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。該技術(shù)通過分析嵌入或附著在待測(cè)結(jié)構(gòu)上的傳感器所發(fā)送的數(shù)據(jù),實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的整體狀況,及時(shí)對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷位置和程度進(jìn)行分析和診斷,在航空航天、大型土木結(jié)構(gòu)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。本文研究薄板中的Lamb波理論,結(jié)合HHT等時(shí)頻分析技術(shù)對(duì)鋁合金結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷檢測(cè)。具體的研究工作如下:
　　首先,從理論上研究Lamb波的傳播特性,通過數(shù)值法求解

2、頻散方程,并繪制出Lamb波的頻散曲線和振動(dòng)幅度,為有效利用Lamb波進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)提供理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)上結(jié)合實(shí)驗(yàn),從中心頻率、波峰數(shù)以及激勵(lì)形式等幾個(gè)方面對(duì)Lamb波激勵(lì)信號(hào)進(jìn)行優(yōu)化分析。
　　其次,對(duì)整個(gè)Lamb波損傷檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì),包括系統(tǒng)的硬件組成以及部分軟件操作。鑒于時(shí)域上分析Lamb波信號(hào)存在一定的局限性,本文引入HHT、波包分解等信號(hào)處理技術(shù),結(jié)合頻域分析,提取信號(hào)中的損傷特征信息。通過信號(hào)預(yù)處理以及小波多尺

3、度分解對(duì)檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行濾波去噪,結(jié)合實(shí)例分析進(jìn)一步論證HHT以及波包分解技術(shù)處理檢測(cè)信號(hào)的有效性。
　　最后,搭建了基于Lamb波的結(jié)構(gòu)損傷檢測(cè)實(shí)驗(yàn)平臺(tái),對(duì)鋁合金結(jié)構(gòu)進(jìn)行損傷識(shí)別分析以及初步的損傷定位研究。以1mm厚的7050鋁合金板為檢測(cè)對(duì)象,獲取Lamb波在完好無損、存在裂紋損傷以及圓孔缺陷的板材結(jié)構(gòu)中傳播時(shí)的響應(yīng)信號(hào)。實(shí)驗(yàn)中通過快速傅立葉變換提取出信號(hào)基波和二次諧波的能量以判定損傷是否存在;使用希爾伯特-黃變換提取出信號(hào)的最大