基于Lamb波的复合材料结构分层损伤扩展监测研究

分层损伤会严重削弱复合材料结构的强度和稳定性,对其进行监测和识别对保证结构安全具有重要意义。本文提出一种基于Lamb波和时频分析的方法,对复合材料结构中的分层损伤扩展进行在线连续监测。首先研究了Lamb波在含分层复合材料层合板中的传播特性,建立了Lamb波传播时间与分层长度之间的关系,为分层损伤扩展监测提供理论基础;然后采用小波变换对由压电传感元件激励和接收的Lamb波信号在时频域进行分析,测量出Lamb波在压电传感元件之间的传播时间用于确定分层长度等扩展情况。数值仿真和试验研究结果表明,随着分层长度的增加,Lamb波的传播时间逐渐延长,并与分层长度呈线性关系,可以通过小波变换提取的传播时间信息监测出分层的扩展,验证了所提出方法的可行性。