基于超声SH波的平板结构损伤识别研究
平板结构广泛应用于飞机、船舶与海洋工程等领域中，局部结构在复杂的环境因素和外界载荷的联合作用下十分容易出现各类微小损伤，而随着损伤的逐步发展，最终将造成结构的失效破坏，因此发展平板结构的健康监测技术对于现代工业具有重要意义。基于超声SH波的损伤识别技术具有传感器结构简单、系统能效比高，信号数据处理分析高效和对微小损伤敏感等诸多优点，可支持针对大型平板结构的长期实时健康监测。本文着眼于超声SH波的激发-接收方式和损伤识别方法这两大关键点，依次通过理论推导、数值仿真分析和实验验证等方式，开展了基于超声SH波的平板结构损伤识别应用研究： (1)首先通过理论推导的方式研究了超声SH波在自由平板中的传播特性，并结合MATLAB软件绘制了SH波在铝板中的频散曲线，验证了基础模态SH波的非频散特性，同时对基于超声导波的损伤定位、损伤面积识别和损伤深度评估等方法进行了介绍。 (2)随后研究了d15式全向型SH波压电换能器的原理及其结构形式，采用有限元软件ANSYS验证其全向激发和接收SH波的性能，并通过数值仿真分析确定了适用于平板结构损伤识别的换能器结构参数。 (3)最后搭建了基于超声SH波的损伤识别实验平台，通过实验的方式验证了SH波对于铝板中的表面缺陷、圆形通孔和腐蚀等三种不同损伤的识别效果，并成功实现了对圆形通孔和腐蚀损伤的定位及定量评估，有望进一步推动基于超声SH波的大型平板结构损伤检测技术的发展。
超声SH波;压电换能器;数值仿真分析;平板结构;损伤识别
大连理工大学
硕士
船舶与海洋结构物设计制造
崔洪宇
2020
中文
TU317
2020-12-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）