加筋板空間瞬時基準應力波損傷檢測方法研究

完成項目各項工作?；趬弘娂頛amb波傳播過程分析研究了信號擴展時域溫度補償方法，分別進行了不同溫度下Lamb波傳播與損傷檢測的有限元數(shù)值仿真和實驗，利用基準信號選擇和基準信號擴展的溫度補償方法處理波動響應信號?；趬弘娂頛amb 波傳播過程，分析研究了Lamb波時間反轉傳遞矩陣顯著特征值數(shù)目與散射體數(shù)目的關系，進行了Lamb波傳播與損傷檢測的實驗研究，利用Lamb波A0和S0模式傳播解析解數(shù)值反向傳播，定位板中各個散射體。建立了呼吸型裂紋和閉合型裂紋環(huán)境振動激勵與高頻激勵調(diào)制的有限元數(shù)值模型，由壓電激勵模擬加筋板類結構中Lamb波傳播過程，由Lamb波的模式轉換及波動響應信號的非線性成分表明損傷的存在，研究了裂紋損傷產(chǎn)生波動信號高階諧波成分和亞諧波成分的門檻值特性，作為區(qū)分結構初始非線性和裂紋損傷產(chǎn)生的非線性條件。研究了阻抗與環(huán)境振動應力波調(diào)制方法；由非線性彈簧模擬了閉合裂紋界面，低電壓激勵得到結構損傷識別時的瞬時基準信號，利用比例相減法得到作為損傷定位所需要的各條作動-傳感路徑上的非線性響應成分?；诜蔷€性時間反轉理論研究了閉合型裂紋的損傷識別方法，通過金屬鋁板上黏貼的壓電激勵/傳感陣列進行了Lamb波檢測螺栓模擬的閉合型裂紋實驗，利用相關性定義了損傷指數(shù)并定位裂紋區(qū)域。

為有效檢測出加筋板中的裂紋損傷，本項目重點研究基于應力波傳播的空間瞬時基準損傷檢測方法。針對典型加筋板結構，基于損傷非線性本構關系建立應力波瞬態(tài)傳播動力學模型，研究應力波多重反射和模式轉換以及與裂紋作用時的散射現(xiàn)象。利用非線性應力波調(diào)制技術選擇應力波傳遞路徑，確定空間瞬時基準作動-傳感路徑，避免了環(huán)境和工況變化的影響，得到能夠現(xiàn)場使用的損傷檢測基準信號。分離應力波調(diào)制信號中的非線性成份，研究陣列自適應模糊聚束方法，對加筋板中的裂紋損傷進行定位，提高波動檢測方法對結構損傷的檢測能力。以加筋板結構分布式壓電作動/傳感陣列作為結構損傷檢測的物理實現(xiàn)手段，進行隨機振動工況與環(huán)境溫度變化情況下的模型實驗，驗證本方法的有效性，建立一套基于應力波傳播的不受環(huán)境和工況干擾的更靈敏的加筋板損傷識別方法，為后續(xù)工程應用提供理論與技術支撐。

按材料分類，加筋板可分為金屬加筋板，復合材料加筋板。

采用理論和實驗相結合的方法，研究在低速沖擊后，含界面分層/脫粘和基體橫向微裂紋損傷復合材料加筋板殼結構的自振頻率、頻率響應函數(shù)、模態(tài)和阻尼特性以及在動載下的響應行為和破壞機理，發(fā)展含損傷復合材料結構的非線性動力學分析理論、方法和開發(fā)相應的軟件，通過參數(shù)討論，為復合材料工程結構的損傷容限設計、識別和失效防范提供分析依據(jù)。