基于Lamb波關(guān)聯(lián)維數(shù)的復(fù)合材料板脫層損傷檢測研究.pdf

1、隨著航天國防等重要領(lǐng)域?qū)?fù)合材料使用需求的不斷增長，復(fù)合材料內(nèi)部的損傷檢測技術(shù)也越來越受到廣泛關(guān)注。復(fù)合材料脫層缺陷作為復(fù)合材料層合板最主要的破壞形式，嚴重威脅著復(fù)合材料的安全使用。由于 Lamb波傳播過程中衰減較小，對板材內(nèi)部的微小損傷非常敏感，因此，基于 Lamb波的損傷檢測技術(shù)適用于大面積的航空航天復(fù)合材料的損傷檢測。本文以復(fù)合材料層合板內(nèi)部脫層缺陷為研究對象，分析了 Lamb波在復(fù)合材料板中的傳播特性并進行了有限元仿真，利用采集

2、信號的關(guān)聯(lián)維數(shù)對脫層缺陷進行識別，并結(jié)合概率成像算法實現(xiàn)了板內(nèi)脫層損傷的可視化成像。
　　本文首先根據(jù) Lamb波在各向同性和各向異性材料中傳播的理論方程，繪制了Lamb波在復(fù)合材料層合板中傳播時的頻散曲線,優(yōu)化了Lamb波激勵信號的選擇和PZT傳感器在復(fù)合材料板上的布置方案。對分形理論的基本原理做了簡要介紹，對比了幾種常用的分形維數(shù)，并著重闡述其中關(guān)聯(lián)維數(shù)的求解方法。針對信號微弱和反射波包混疊的問題，采用一種改進的基于群速度頻散

3、曲線的缺陷波包信號段提取方法，提高了數(shù)據(jù)分析的目的性和準確性。
　　利用ABAQUS有限元分析軟件建立復(fù)合材料層合板模型及其內(nèi)部脫層缺陷，并修正了理論群速度曲線和缺陷波包信號段提取算法的參數(shù)。提取損傷前后采集信號的關(guān)聯(lián)維數(shù)作為定義損傷指標的特征參數(shù)，實現(xiàn)了復(fù)合材料層合板內(nèi)部脫層缺陷的定位成像。對比在有限元模型中設(shè)置不同大小與深度的脫層缺陷時，采集信號關(guān)聯(lián)維數(shù)的變化情況。在模擬噪聲及實驗噪聲環(huán)境下分析了本文采用的關(guān)聯(lián)維數(shù)作為損傷指標