基于Lamb波信號時頻分析的鋁合金結構損傷檢測的研究.pdf

1、作為一種有效的實時在線檢測方法,基于Lamb波的結構健康監(jiān)測技術成為最近十余年國內(nèi)外的研究熱點。該技術通過分析嵌入或附著在待測結構上的傳感器所發(fā)送的數(shù)據(jù),實時地監(jiān)測結構的整體狀況,及時對結構的損傷位置和程度進行分析和診斷,在航空航天、大型土木結構等領域具有廣泛的應用前景。本文研究薄板中的Lamb波理論,結合HHT等時頻分析技術對鋁合金結構進行損傷檢測。具體的研究工作如下:
　　首先,從理論上研究Lamb波的傳播特性,通過數(shù)值法求解

2、頻散方程,并繪制出Lamb波的頻散曲線和振動幅度,為有效利用Lamb波進行結構損傷檢測提供理論依據(jù)。在此基礎上結合實驗,從中心頻率、波峰數(shù)以及激勵形式等幾個方面對Lamb波激勵信號進行優(yōu)化分析。
　　其次,對整個Lamb波損傷檢測系統(tǒng)進行了設計,包括系統(tǒng)的硬件組成以及部分軟件操作。鑒于時域上分析Lamb波信號存在一定的局限性,本文引入HHT、波包分解等信號處理技術,結合頻域分析,提取信號中的損傷特征信息。通過信號預處理以及小波多尺

3、度分解對檢測信號進行濾波去噪,結合實例分析進一步論證HHT以及波包分解技術處理檢測信號的有效性。
　　最后,搭建了基于Lamb波的結構損傷檢測實驗平臺,對鋁合金結構進行損傷識別分析以及初步的損傷定位研究。以1mm厚的7050鋁合金板為檢測對象,獲取Lamb波在完好無損、存在裂紋損傷以及圓孔缺陷的板材結構中傳播時的響應信號。實驗中通過快速傅立葉變換提取出信號基波和二次諧波的能量以判定損傷是否存在;使用希爾伯特-黃變換提取出信號的最大