基于Lamb波的薄板鋼結(jié)構(gòu)損傷識(shí)別研究.pdf

1、在鋼結(jié)構(gòu)建筑中,鋼板是不可或缺的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,鋼板的損傷對整體結(jié)構(gòu)的安全帶來了隱患,如何準(zhǔn)確、快速、有效地檢測出損傷來避免不必要的人身傷害和經(jīng)濟(jì)損失是我們研究的重要課題。本文利用超聲Lamb波對鋼板損傷的程度、大小、位置做了深入研究,實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了超聲Lamb波對鋼板檢測的可行性及準(zhǔn)確性。
　　根據(jù)彈性動(dòng)力學(xué)的知識(shí),推導(dǎo)出了超聲Lamb波的頻散方程。運(yùn)用二分法的數(shù)學(xué)思想,利用Matlab語言編寫程序得到了超聲Lamb波頻散方程的數(shù)值解,根

2、據(jù)頻散曲線討論了超聲Lamb波的傳播性質(zhì)。計(jì)算出了不同模態(tài)和頻率的Lamb波在板中的位移分布(波結(jié)構(gòu)),通過位移分布情況討論了不同頻率對不同損傷形式檢測的靈敏性。分析研究了材料參數(shù)(板的厚度和彈性模量)的變化對Lamb波傳播特性的影響。當(dāng)板厚減小時(shí),無論是相速度還是群速度,它們在單調(diào)減區(qū)間上都是增大的,且低頻區(qū)對板厚的變化更加敏感。高階模態(tài)的Lamb波對彈性模量的變化更為敏感,但是Lamb波在板中的位移情況對彈性模量的改變并不表現(xiàn)出一定

3、的規(guī)律。通過波結(jié)構(gòu)和鋼板參數(shù)的對Lamb波傳播特性影響的研究為實(shí)驗(yàn)根據(jù)不同工況下選擇合適的檢測頻率和模態(tài)奠定了理論基礎(chǔ)。
　　建立了超聲Lamb波檢測實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)確定了Lamb波在鋼板中的傳播模態(tài)。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析得到低頻的A0、S0模態(tài)對鋼板的微小損傷比高頻更加敏感的結(jié)論,這也驗(yàn)證了理論分析結(jié)果。找出了不同損傷直徑對Lamb波A0、S0模態(tài)傳播能量的影響,并分析出接收Lamb波信號(hào)的壓電陶瓷片距損傷位置的距離與Lamb波傳播能