采用有效信号段自提取算法识别结构多损伤位置

为识别结构中的多处损伤,提出了一种采用有效Lamb波信号段自提取算法计算结构损伤指标的多损伤识别成像方法.该方法将结构的待检测区域划分为数个子区域,并根据Lamb波的传播时间和波速从传感器接收到的信号中自动提取出包含结构信息的有效信号.以该有效信号作为输入,计算每个子区域中基于信号相关系数所获得的损伤指标,最后采用RAPID算法对全部识别区域内的损伤位置进行识别和成像.以航空铝板为研究对象进行了实验验证研究,结果表明,该方法能快速有效地识别出多个损伤,并较为准确地实现损伤成像以描述损伤的位置.     

Lamb波相控阵结构健康监测成像技术

在分析相控阵波束指向的控制过程与介绍相控阵结构健康监测原理的基础上,利用相控阵原理控制Lamb波的时间延迟使其在结构损伤处聚焦.通过比较结构健康状态与损伤状态的传感器响应信号,获取Lamb波损伤散射信号;采用相控阵技术控制损伤散射信号时间延迟得到不同方向的信号,进而实现对结构的多方位扫描,根据扫描信号特点,将各方向的监测结果信号采用灰度图像显示.该方法在铝板结构中实现损伤的定位成像,其不仅能够精确定位损伤位置,而且能够直观清晰显示结构损伤.     

基于Lamb波的铝板损伤定位检测方法

针对用基准信号和散射信号的差异来识别损伤会因实验环境的变化而造成损伤定位精度差的问题,提出了一种四点圆弧法结合时间反转聚焦原理的损伤定位检测方法,并通过仿真与实验分别进行了验证。首先分析了Lamb波的传播特性并推导了波动特征方程,用MATLAB进行了求解并绘制出频散曲线。然后利用ABAQUS来仿真Lamb波反转聚焦信号并得到时间延时,进而计算损伤位置到传感器的距离,再利用四点圆弧法进行损伤位置的定位。最后,为了验证仿真结果的准确性,对薄铝板中的损伤进行了实验验证。实验和仿真结果表明:该方法能简单有效的识别损伤位置,检测到的损伤位置最大误差率不超过3.7%,具有较高的定位精度,提高了铝板的损伤定位检测精度。     

压电材料兰姆波方法在薄板损伤检测中的数值仿真

利用压电材料(PZT)对薄板结构中的裂纹进行损伤检测与定位,通过数值仿真说明了该方法的有效性.基于大型有限元软件ANSYS平台,利用其中的耦合场单元,建立了薄板与压电材料的耦合动力学模型.利用PZT的传感/作动功能在薄板中激发和接收Lamb波,对板中存在多种裂纹情况通过对Lamb波传播过程和检测的数值仿真进行了研究.通过时域分析法对裂纹存在下Lamb波传播进行分析,研究裂纹角度对PZT响应的影响,采用时间延迟法对裂纹进行损伤定位.     

基于Lamb波的复合材料板损伤检测

采用二分法在MATLAB中计算并绘制了复合材料层合板中Lamb波相速度和群速度频散曲线。根据所绘制的Lamb波频散曲线,设计了合理的激励频率、激励脉冲、激励波形。在ANSYS中建立无损和有损模型,对比结构无损和有损状态下的响应信号,计算损伤信号飞行时间和Lamb波群速度,判断损伤位置。     

铝基玻璃棉层合板中Lamb波的频散特性及分层缺陷检测数值模拟

针对铝基玻璃棉层合板分层缺陷定位检测困难的问题,发展有限元特征频率法分析该结构中Lamb波的频散特性,得到层合板中对称模态与反对称模态的频散曲线,发现Lamb波在层合板中的传播特性呈类周期性分布,且存在铝基层与玻璃棉层模态混合而成的奇异模态.为进一步分析铝基玻璃棉层合板Lamb波的传播特性及与分层缺陷的交互作用,基于有限元瞬态分析模拟了Lamb波在其中的传播特性及与缺陷的交互作用.结果表明:模拟结果与有限元特征频率法计算结果得到了很好的吻合;A2模态在53 k Hz时,得到了理想的回波信号,且波结构能量分布较为均匀,可利用该类频点定位缺陷位置;利用健康信号与缺陷信号的差分计算,通过波包形心法可以较准确地定位缺陷位置,证实了本文方法的可行性.     

Lamb波频散曲线的数值计算及试验验证

Lamb波的频散曲线是进行超声Lamb波无损检测的重要依据.本文对Rayleigh-Lamb方程进行了分析,给出了无限大板中Lamb波频散曲线的数值计算方法,通过Matlab 软件对求解过程进行编程,绘制出Lamb波在铝板中传播的相速度和群速度曲线,并通过试验进行了验证,对推广应用Lamb波进行无损检测具有实际意义.     

基于Lamb波的铝板损伤定位检测方法

针对用基准信号和散射信号的差异来识别损伤会因实验环境的变化而造成损伤定位精度差的问题,提出了一种四点圆弧法结合时间反转聚焦原理的损伤定位检测方法,并通过仿真与实验分别进行了验证.首先分析了Lamb波的传播特性并推导了波动特征方程,用MATLAB进行了求解并绘制出频散曲线.然后利用ABAQUS来仿真Lamb波反转聚焦信号...     

单水滴附载的Lamb波宽频Chirp激励成像研究

为研究水滴附载效应对Lamb波传播特性的影响,基于Lamb波与不连续介质相互作用的远场散射原理,采用稀疏传感器阵列对单水滴附载的远场散射信号进行试验监测,研究宽频Chirp激励方法和窄带响应的滤波提取算法,优化选取对表面水滴敏感的Lamb波模态和成像中心频率、调制周期数,最终实现对不同体积水滴的椭圆算法定位成像.结果表明:水滴附载对Lamb波A0模态的传播特性影响显著,即使微小的单水滴附载亦会对监测信号产生较大影响.椭圆算法可实现单水滴附载的定位成像,成像质量除受水滴体积大小影响外,成像颜色带宽的设置亦与成像质量息息相关.     

基于S变换的波动理论识别结构损伤

基于波动理论的结构损伤识别方法因其物理概念明确、敏感性高、识别直接等优势而越来越受到青睐。S变换作为小波变换和短时傅里叶变换的继承和发展,相对于傅里叶变换免去了窗函数的选择,改善了窗宽的固定缺陷。因此,提出了一种基于S变换的波动理论识别结构损伤的方法。对结构输出信号进行S变换,通过传递函数可以求出波在结构中的传播速度。根据波动理论建立了波在结构中的传播速度与结构刚度的关系,进而构建了基于刚度的波动损伤指标。利用损伤指标判断损伤状况,包括结构是否损伤、损伤位置和损伤程度。最后通过环境激励下弹性分层剪切梁的数值模型对该方法进行有效性验证,结果表明,该方法能够有效识别结构损伤位置,且能够识别出损伤程度。研究结果对结构健康监测在实际工程中的应用有一定支撑作用。