采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和壓電阻抗技術(shù)的焊接結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、壓電阻抗技術(shù)是最近十年來(lái)興起的一種基于全局振動(dòng)來(lái)檢測(cè)結(jié)構(gòu)局部損傷的新方法，該技術(shù)有著傳統(tǒng)無(wú)損檢測(cè)方法無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為一種模擬生物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行信息處理的數(shù)學(xué)模型，在目前已發(fā)展到智能化階段的健康監(jiān)測(cè)領(lǐng)域顯示出了巨大的應(yīng)用潛力。
　　本文將兩者結(jié)合起來(lái)對(duì)焊接結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)進(jìn)行了研究，分析了壓電阻抗技術(shù)的基本原理，設(shè)計(jì)了用遺傳算法進(jìn)行優(yōu)化的遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，在此基礎(chǔ)上搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)鋁合金焊

2、接結(jié)構(gòu)的裂紋損傷進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，利用遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)較為準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)了裂紋損傷的定位。最后，還設(shè)計(jì)了一種小型阻抗測(cè)試系統(tǒng)用來(lái)代替阻抗分析儀進(jìn)行阻抗的測(cè)量。主要的研究?jī)?nèi)容如下：
　　1.對(duì)結(jié)構(gòu)的機(jī)械阻抗和PZT的機(jī)電耦合特性進(jìn)行了理論分析，詳細(xì)推導(dǎo)了結(jié)構(gòu)機(jī)械阻抗耦合于PZT電導(dǎo)納的公式，給出了壓電阻抗技術(shù)用于結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的理論依據(jù)。
　　2.以表面布置有若干PZT片的焊接鋁板結(jié)構(gòu)作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，構(gòu)建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)壓電阻抗法用于焊接結(jié)構(gòu)健康監(jiān)

3、測(cè)進(jìn)行了具體的實(shí)驗(yàn)研究。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)采集導(dǎo)納數(shù)據(jù)的分析，對(duì)結(jié)構(gòu)的損傷做出定性判斷，驗(yàn)證了壓電阻抗法用于焊接結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的可行性。
　　3.利用遺傳算法對(duì)傳統(tǒng)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)了一種遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。利用該遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)成功的實(shí)現(xiàn)了焊接結(jié)構(gòu)裂紋損傷的定位，且與由MATLAB工具箱直接構(gòu)建的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行定位的效果作比較，證明了遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能的優(yōu)越性。
　　4.設(shè)計(jì)了以高精度阻抗測(cè)量芯片AD5933為核心的小型阻抗測(cè)試系統(tǒng)