基于主动Lamb波结构健康监测的应用研究

【摘要】目前结构健康监测技术已经广泛应用在监测航空航天、建筑、航海、机械等大型的设施结构监测，本课题中基于主动Lamb波监测也是结构健康监测中一种重要而且有效的监测方法。本课题主要通过Lamb波的基本原理来实现主动Lamb波在动态应力结构变化中的监测，在实验中通过对监测结构的表面处理，粘贴压电陶瓷传感器来产生所需的激励波形。通过对激励信号一系列的处理，最终采集有效的响应信号，进而对响应信号进行模态分析以及频谱分析，通过把散射波随着时间变化的能量分布情况和每个像素点对应，得出直观的损伤能量图像，根据这种方法实现结构平面应力变化对损伤的影响。通过对实验室模拟双梁起重机小车的运动以及单梁裂纹进行模拟实验，采用主动Lamb波实时监测，分析在运动过程中Lamb波采集数据的变化，分析大型模拟式样的损伤变化过程。在本课题中做了以下工作：首先，阐述了Lamb波在钢板中传播的基本特性，分别依据Lamb波的基本原理公式、传播的频散特性，依据频率和厚度乘积的关系绘制出了相应的频散曲线，分析研究了在实验中在进行监测实验的最佳激励信号参数。并依据常见监测中压电元件存在的问题设计了多点式压电传感器。其次，以实验室钢板结构中的损伤状态来分析Lamb波的传播模态变化，计算出S0和A0的速度和理论分析之对比；通过规则板结构和不规则板结构的不同形状损伤的状态进行了监测，采用压电传感轮换做激励的激发Lamb波的方式，初步对静态板结构损伤进一步分析实验。最后通过实验室大型模拟式样主梁结构小车运动以及是否加载重物的方法，实时监测应力变化对Lamb波监测的影响；并在单梁大型试件上进行裂纹监测，通过计算和得到的能量图判断结构产生损伤的准确位置。本文基于Lamb波对钢板损伤监测的基础上进行模拟实验，依据实验所得到的散射信号波包到达的时间等相关量来判断损伤位置和内部变化情况。经过实验分析，基于Lamb波的板结构监测技术，能够实时的对起重机械等规则的板结构初期损伤状态监测定位。
【作者】申晓月；
【导师】丁克勤；
【作者基本信息】中北大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】Lamb监测；频散性；损伤定位；钢板结构；

【参考文献】
[1]李盛杰.牦牛脑红蛋白基因CDS遗传变异研究[D].甘肃农业大学,野生动植物保护与利用,2013,硕士.
[2]潘燕玉.ELISPOT和IP-10检测用于结核病诊断的研究[D].中国人民解放军军事医学科学院,病原生物学,2013,硕士.
[3]曲春慧.建筑企业信用评价研究[D].浙江大学,2006.
[4]尹学霞.中厚板平面形状控制的模拟研究[D].燕山大学,机械设计及理论,2003,硕士.
[5]王尧.汽车铝制缸体内壁喷涂装置及工艺研究[D].沈阳工业大学,材料加工工程,2013,硕士.
[6]王安帮.宽带混沌产生与混沌光时域反射测量[D].太原理工大学,电路与系统,2014,博士.
[7].中国版本图书馆月度CIP数据精选[J].全国新书目,2013,02:94-300.
[8]卢文泽.高技术产业技术创新效率研究[D].中北大学,技术经济及管理,2014,硕士.
[9]马丽.《家》沙氏英译本之文体学评析[D].上海外国语大学,英语语言文学,2013,硕士.
[10]纪华.垃圾填埋场恶臭气体产气机制及其动态变化研究[D].中国农业大学,环境工程,2004,硕士.
[11]乔欢,吴小芹,王早.一株嗜松青霉JP-NJ4的解磷特性[J].微生物学通报,2014,09:1741-1748.
[12]陆华.金属纳米腔耦合波导的光学特性及光子器件研究[D].中国科学院研究生院（西安光学精密机械研究所）,2013.
[13]韩奎红.基于Advisor增程式城市商用车动力系统匹配设计及仿真研究[D].长安大学,车辆工程,2014,硕士.
[14]刘红新.基于图割理论的立体匹配算法研究[D].湖南大学,计算机科学与技术,2011,硕士.
[15]李东江.宝钢BR-5E型横切机组的喂料精度控制[J].冶金自动化,2003,03:34-36+40.
[16]霍志明.工件可转包加工的排序问题研究[D].上海大学,运筹学与控制论,2013,硕士.
[17]张捷.应变硅纳米MOS器件研究[D].西安电子科技大学,微电子学与固体电子学,2012,硕士.
[18]覃巍.十六大以来中国共产党的民生政治观研究[D].广西民族大学,马克思主义中国化研究,2013,硕士.
[19]刘奕杰.基层社区组织权力结构的变迁与建设研究[D].华中师范大学,社会学,2013,硕士.
[20]邓欣.浙江产业集群内企业竞争强度影响因素研究[D].杭州电子科技大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[21]吴迪.树莓籽原花青素的降解及抗氧化研究[D].沈阳农业大学,农产品加工及贮藏工程,2014,硕士.
[22]陈宁,邱敏秀,魏建华,岳艺明,司忠志.液体粘性调速离合器专用转速调节阀研究[J].农业机械学报.2005(04)
[23]郝晓梅.人民币汇率变动对济南市FDI影响的实证研究[D].山东大学,工业工程（专业学位）,2012,硕士.
[24]周庆云,范文来,徐岩.景芝芝麻香型白酒重要挥发性香气成分研究[J].食品工业科技.
[25]何颖.政府责任视角下我国政府农业投资效益评价研究[D].东北农业大学,会计学,2013,硕士.
[26]张玉林.神经网络在股市预测中的建模及应用[D].大连理工大学,计算数学,2004,硕士.
[27]张巨东.区域土地资源可持续利用评价及调控措施研究[D].中国农业大学,土地资源管理,2004,硕士.
[28]刘鑫.KMTS全生命周期供应商管理研究[D].上海交通大学,物流工程,2013,硕士.
[29]侯志强.脲、腈和酰胺在超临界醇或醇水混合体系中的醇解反应研究[D].华东师范大学,物理化学,2014,博士.
[30]甘伟康.桥梁工程施工风险安全控制技术研究[D].郑州大学,工程安全与管理,2013,硕士.
[31]成琛.双曲拱桥病害原因分析及诊断[D].武汉理工大学,工程力学,2004,硕士.
[32]靖蕊.《中国政府工作报告（2013）》的批评隐喻分析[D].燕山大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[33]刘京恩.微型机在计量管理工作上的应用[J].冶金自动化,1986,01:14-18+63.
[34]蒙晓莲.广州地铁1号线施工进度控制[J].城市轨道交通研究.1999(03)
[35]李红菊.锂离子电池球形石墨负极材料倍率性能研究[D].哈尔滨工业大学,化学工程与技术,2014,硕士.
[36]肖蓉.江苏省蔬菜产业的经济效益研究[D].南京农业大学,农村与区域发展,2011,硕士.
[37]杨兴洪,邹琦,赵世杰.遮荫和全光下生长的棉花光合作用和叶绿素荧光特征[J].植物生态学报,2005,01:8-15.
[38]齐贺停.二河工程非定常抽水降水井的等效计算模型及群井设计、施工研究[D].西安理工大学,水利工程,2003,硕士.
[39]张波.地震模拟振动台及其控制方法研究[D].兰州理工大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[40]胡光元,唐莉,刘云.中美在石墨烯领域的研究轨迹及政策建议[J].科研管理,2014,04:68-75.
[41]李媛洁.中国“和”文化与中国文化外交路径选择研究[D].华中师范大学,国际关系,2013,硕士.
[42]董玲玲.针织流行预测系统化对女式毛衫设计的影响[D].江南大学,设计艺术学,2012,硕士.
[43]郭晓娇.中小学体育教师教学技能现状及对策研究[D].淮北师范大学,体育教育训练学,2014,硕士.
[44]欧阳森,石怡理.改进熵权法及其在电能质量评估中的应用[J].电力系统自动化,2013,21:156-159+164.
[45]黄青云.纯电动汽车驱动电机电磁场分布仿真与试验[D].浙江工业大学,车辆工程,2012,硕士.
[46]王秀青.鸡毒支原体H_3株TM-1基因的原核表达与基因免疫的研究[D].内蒙古农业大学,预防兽医学,2004,硕士.
[47]张琦.基于Android的移动互联网终端安全态势感知技术研究[D].国防科学技术大学,计算机技术,2012,硕士.
[48]康宏玲,何元斌.深化机制改革强化科学管理[J].铁道通信信号.2006(10)
[49]胡笑翔.智能变电站故障诊断软件设计[D].西南交通大学,电气工程,2014,硕士.
[50]石茂顺,李伟,林勇刚,刘宏伟,张大海,徐全坤.海流能发电系统的负载控制仿真研究[J].太阳能学报,2014,01:119-124.