復(fù)合材料主動多激勵結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用.pdf

1、結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測是實現(xiàn)材料智能化的首要條件之一,可分為被動式和主動式兩種?；趬弘娞沾傻慕Y(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)就是主動的多激勵的監(jiān)測方法。因為壓電陶瓷具有正逆壓電效應(yīng),任意壓電傳感器在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測過程中既可作為驅(qū)動器,又可作為傳感器。相比于其他健康監(jiān)測方法,這種方法具有經(jīng)濟、設(shè)備簡單、使用方便的特點。
　　本文主要研究了這種主動的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法在纖維增強復(fù)合材料健康監(jiān)測上的應(yīng)用。復(fù)合材料結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測中心任務(wù)是損傷識別和性能評價。損傷識別即

2、損傷判斷、損傷定位及損傷程度估計。要實現(xiàn)這個目標,須滿足三個條件:選擇合適的傳感器以驅(qū)動和接收可分辨的檢測信號;選擇合適的激勵信號已產(chǎn)生能在符合薄板理論假定的復(fù)合材料層合板中傳導(dǎo)的應(yīng)力波;用高效適用的信號處理算法來處理接收的信號數(shù)據(jù)以得到預(yù)期的結(jié)果。
　　本研究基于主動多激勵的思想,在有限的壓電陶瓷傳感器里得到足夠多的傳感信號。首先,根據(jù)不同的實驗試件,選擇合適的具有足夠驅(qū)動能力的壓電傳感器。其次,選取高斯窄帶正弦波信號作為激勵波

3、形,在比較高的中心頻率激勵下,它能產(chǎn)生擴散能力相當強的Lamb應(yīng)力波。拉姆波具有頻散的特點,在各項異性的介質(zhì)中,它的相速還跟傳播方向有關(guān)。復(fù)合材料層合板中的Lamb波對脫層等損傷特別敏感,傳導(dǎo)中的Lamb波遇到介質(zhì)不連續(xù)的損傷界面如脫層、孔洞、裂紋時,會發(fā)生散射現(xiàn)象。所以,散射信號包含了損傷的信息。
　　文中對帶脫層損傷的復(fù)合材料直梁、平板試件和鉆孔的復(fù)合材料直梁試件作了健康監(jiān)測實驗。提出基于傳感信號能量的傳感信號損傷率和衰減率這