原文传递
船用复合材料板损伤的超声导波检测研究
| 论文题名： | 船用复合材料板损伤的超声导波检测研究 |
| 关键词： | 船用复合材料板;超声导波;损伤检测;有限元法;健康监测;数值模拟 |
| 摘要： | 船体的板结构在风、浪、流等很多交变载荷的作用以及碰撞、搁浅等各种突发性外在因素的影响下会产生损伤，这些损伤随着时间的积累，将威胁着船舶的安全行驶。结构健康监测技术能够提供有关结构健康状况的实时信息，基于超声导波的结构健康监测技术是通过换能器激励并接收结构中的导波信号进行分析，进而对结构的健康状况进行判断，因此，对结构中导波的传播特性以及导波与损伤的作用规律的研究是基于超声导波的结构健康监测技术的基础。 本文以某游艇用的玻璃钢板为研究对象，采用超声导波对其损伤进行检测，并从实验研究和数值模拟两方面探讨了玻璃钢板中的损伤与超声导波的相互作用规律。本文主要研究内容如下： 基于超声导波基本理论，结合二分法利用Matlab软件绘制出超声导波在铝板和玻璃钢板中传播的频散曲线，获得导波多模态的频散特性，为下文的实验研究提供参考。 建立超声导波检测的实验平台，分别对铝板和玻璃钢板进行损伤检测。在实验研究中首先探讨了超声导波在无损伤铝板和玻璃钢板传播的频散特性，绘制出导波在铝板和玻璃钢板中传播的群速度频散曲线，与基于二分法绘制的群速度频散曲线进行对比，获得频散方程应用于此玻璃钢板时存在的误差，得到近似分析的参考依据；其次，根据频散特性，提取导波中的单一S0模态对有损伤的玻璃钢板进行检测，在玻璃钢板中设置圆孔与裂纹损伤，通过实验检测获得的导波信号判断损伤的位置，与实际位置误差很小。 基于有限元法，利用有限元软件ANSYS绘制出玻璃钢板的频散曲线，并与实验求解的频散曲线对比，结果与实验有较好的一致性，验证了本文建模的正确性，在此基础上利用软件模拟了第三章的超声导波检测实验研究。接着，在分析超声导波与损伤的作用规律的过程中，一方面设置了三个不同位置的单独损伤以及多损伤的情况；另一方面设置不同直径的圆孔损伤和不同宽度、长度的裂纹损伤。模拟结果表明超声导波对玻璃钢板中损伤检测的准确性，为复合材料板的损伤检测提供了一定的参考。 |
| 作者： | 赵振宇 |
| 专业： | 船舶与海洋结构物设计制造 |
| 导师： | 王庆丰 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 江苏科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
检索历史
应用推荐
