基于電力阻抗法的殼體結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測.pdf

1、電力(EM)阻抗法對健康監(jiān)測和系統(tǒng)識(shí)別研究來說，是一種行之有效的方法。本文主要研究基于EM阻抗法的圓錐殼和圓柱殼結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測，研究工作主要分為以下三個(gè)部分：理論分析、實(shí)驗(yàn)測量方法和有限元模擬。 理論分析部分，利用Hamilton原理，采用Love薄殼簡化假設(shè)[1]，得到圓錐殼和圓柱殼結(jié)構(gòu)的基本動(dòng)力學(xué)方程。設(shè)位移為多項(xiàng)式形式，從而得到與位移相關(guān)的動(dòng)力學(xué)方程。在得到結(jié)構(gòu)的位移響應(yīng)之后，通過EM阻抗法，采用二維壓電片-主結(jié)構(gòu)相互作用

2、模型，得到殼體結(jié)構(gòu)的力學(xué)阻抗以及壓電片的電力阻抗。 在實(shí)驗(yàn)部分，基于EM阻抗法，使用HP4192A型阻抗分析儀分別測量了由PZT片激勵(lì)的鋁制圓錐殼和圓柱殼試件的響應(yīng)。 在有限元模擬部分，采用商用有限元分析軟件ANSYS建立了圓錐殼和圓柱殼結(jié)構(gòu)的分析模型，分別模擬了健康的殼體結(jié)構(gòu)以及挖去一個(gè)洞的損傷結(jié)構(gòu)的模型。 最后本文對圓錐殼和圓柱殼采用理論方法，實(shí)驗(yàn)測量和有限元數(shù)值模擬三種方法進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算，并對數(shù)值結(jié)果進(jìn)行了

3、討論。首先比較上述的三種方法得到的阻抗譜，絕大多數(shù)的峰值對應(yīng)的頻率值都吻合得很好。說明文中提出的基于EM阻抗分析法的三維殼體結(jié)構(gòu)的理論分析方法是正確可靠的。然后通過比較健康和損傷的殼體結(jié)構(gòu)的阻抗譜，可以發(fā)現(xiàn)阻抗譜的峰值之間有明顯的偏移，這些偏移可以作為殼體結(jié)構(gòu)損傷的證據(jù)。最后比較了分別用有限元模擬與理論方法得到的健康和損傷結(jié)構(gòu)之間的峰值對應(yīng)頻率的偏移量的大小，發(fā)現(xiàn)理論方法可以很好的預(yù)測損傷的存在，將有助于進(jìn)一步對結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別的研究。總之