基于壓電Lamb波的風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、為了應(yīng)對(duì)全球變暖和能源危機(jī)，清潔可再生能源越來(lái)越受到人們的重視。風(fēng)能作為一種清潔可再生能源，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)而獲得了較快發(fā)展。葉片是風(fēng)力發(fā)電機(jī)最為關(guān)鍵的部件之一，由于其所處自然環(huán)境相對(duì)惡劣，服役工況復(fù)雜，導(dǎo)致易出現(xiàn)各種形式的損傷，且損傷后維護(hù)更換的費(fèi)用高昂。解決這一問(wèn)題，提高風(fēng)機(jī)葉片耐久性的最好方法是應(yīng)用各種結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)葉片的狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。Lamb波檢測(cè)方法以其獨(dú)有的特性和優(yōu)點(diǎn)，在風(fēng)機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)研究中得到廣泛應(yīng)用。但是目

2、前基于 Lamb波的風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)研究還停留在實(shí)驗(yàn)室階段，還存在著較多需要解決的問(wèn)題。其中主要問(wèn)題有三個(gè)方面：一個(gè)是損傷指標(biāo)敏感性不足的問(wèn)題；另一個(gè)問(wèn)題是如何處理系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和工作條件變化對(duì)損傷識(shí)別結(jié)果的影響；最后一個(gè)是如何優(yōu)化傳感器的布置。
　　本文基于上述背景，對(duì)基于壓電 Lamb波的風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)相關(guān)理論和技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)研究，主要工作包含以下幾個(gè)方面：
　　（1）研究和探討了基于 Lamb波的風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片

3、結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別和健康監(jiān)測(cè)的基本理論和方法，查找出理論和技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)。
　?。?）通過(guò)具體的試驗(yàn)測(cè)試和數(shù)據(jù)分析，提出通過(guò)建立損傷形式與損傷指標(biāo)檔案的方法來(lái)克服單一損傷指標(biāo)敏感性不足的問(wèn)題。在試驗(yàn)研究中發(fā)現(xiàn)，不同的損傷指標(biāo)（能量積分損傷指標(biāo)和互相關(guān)損傷指標(biāo)）對(duì)不同的損傷形式（附加質(zhì)量損傷、裂縫損傷和通孔損傷）的敏感性不同，通過(guò)事先建立損傷指標(biāo)和損傷形式檔案，不僅有助于識(shí)別損傷的有無(wú)，而且還有助于確定損傷的具體形式。
　?。?）針對(duì)環(huán)

4、境變化對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響，提出了累積趨勢(shì)瞬時(shí)空間基準(zhǔn)法，并通過(guò)實(shí)際試驗(yàn)對(duì)這一方法的有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。試驗(yàn)結(jié)果表明，該方法通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以有效判別結(jié)構(gòu)的健康狀態(tài)及發(fā)展趨勢(shì)，有望今后應(yīng)用于結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)期狀態(tài)監(jiān)測(cè)。
　　（4）測(cè)試了不同長(zhǎng)度作動(dòng)傳感路所能檢測(cè)的最大范圍。測(cè)試結(jié)果表明，作動(dòng)傳感路徑越長(zhǎng)，它可以檢測(cè)到距離其越遠(yuǎn)處的損傷，但是同時(shí)還要考慮信號(hào)的衰減問(wèn)題，路徑越長(zhǎng)，信號(hào)衰減也就越厲害。所以在具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該在保證接收信號(hào)強(qiáng)度的前提下，