《複合材料板結構損傷監測的蘭姆波譜元法研究》是依託北京航空航天大學，由何晶靖擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：複合材料板結構損傷監測的蘭姆波譜元法研究
- 依託單位：北京航空航天大學
- 項目負責人：何晶靖
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本研究的目的是提供一種對於複合材料板結構採用蘭姆波實現實時健康監控的方法。研究以複合材料板結構為研究對象，針對現有譜元法蘭姆波損傷監控計算方法無法準確建模蘭姆波高頻部分，存在“殘響波干擾”，計算量過大等缺陷，重點探討對於複合材料板結構的基於小波分析的蘭姆波建模，提出一種結合一階剪下形變理論的蘭姆波有限元模型，並且通過和現有方法的比較（以經典層合理論為基礎的譜元法模型和常規有限元方法），驗證此模型在精確性及高效性方面的優勢。最後針對複合材料層合板結構中常見的分層和筋條脫粘兩種失效模式，研究不需要提前測量參考信號的蘭姆波損傷監控方法，該方法通過以上小波譜元法建模獲得的動剛度矩陣及實際測量的蘭姆波信號計算損傷力因子，實現損傷檢測及評價。最後通過實驗的方式對提出的損傷監控方法進行驗證。此研究能夠解決工程實際中因參考信號測量所帶的不確定因素大，實際可操作性差，無法實現實時結構健康監控等缺點。
結題摘要
在對於金屬和複合材料平板類結構的損傷監測研究中，基於Lamb波的結構健康監測技術具有對微小損傷和初始損傷敏感、易於組成感測器網路、掃查面積大等多種優勢，能夠完成對板殼結構的裂紋損傷、腐蝕損傷、衝擊損傷、焊點損傷、複合材料分層損傷等多種損傷的監測，被認為是目前最熱門和最有發展前景的平板類結構實時健康監測方法。項目主要建立了基於一階剪下變形理論的小波譜元法模型，模擬Lamb波在健康結構和含損傷結構中的傳播，研究金屬平板和複合材料平板中Lamb波的傳播機理、Lamb波與損傷耦合作用機制，提出具有物理含義且能夠表征損傷信息的特徵值提取方法。提出基於小波譜元法的機率成像方法，實現對不同位置複合材料層合板分層損傷的監測。建立基於貝葉斯理論的金屬裂紋定量監測方法，提高監測模型對外場複雜結構的適應性。（1）考慮平板結構橫向剪下變形與轉動慣量對Lamb波力學建模的影響，建立基於一階剪下變形理論的小波譜元法模型；（2）建立了含橫向裂紋損傷的小波譜元法模型，研究在脈衝回波和一發一收兩種感測器布局形式下Lamb波與裂紋損傷耦合作用規律；（3）建立了基於小波譜元法的損傷機率成像方法；（4）建立基於貝葉斯理論的監測模型更新方法。本項目開展基於一階剪下變形理論的小波譜元法Lamb波結構健康監測研究，研究Lamb波在鋁合金板結構、複合材料層合板結構中的傳播機理，提出鋁合金裂紋損傷、複合材料層合板分層損傷的有效監測方法，為實際複雜結構基於Lamb波的健康監測套用提供技術支撐。
