基于细观混凝土模型的时间逆转损伤成像方法

提出了一种针对混凝土结构损伤检测的时间逆转损伤成像方法.以检测混凝土结构中与骨料尺寸相近的微小损伤为目的,引入细观混凝土随机骨料模型,该模型将混凝土结构视为由水泥浆基底、骨料及粘接层组成的三相复合材料,基于Monte Carlo随机样本原理并结合真实试件的骨料级配曲线建立.在数值模拟分析中,将生成含损伤的细观模型导入有限元分析软件进行超声波场模拟,同时采用自适应性强的时间逆转模型(time reversed model,TRM)进行损伤定位.TRM分为正向检测和逆时成像两个部分:正向检测过程得到包含损伤的一系列散射回波信号,从数值角度进行时间反演并作为逆时过程的输入信号;逆时成像过程选用等效弹性参数模型,几何尺寸与随机骨料模型相同,时反信号在相应几何位置同时加载形成时反波场,时反波场在损伤位置会发生干涉叠加从而导致能量峰值的出现,通过确定干涉峰值时刻,并获取该时刻对应原始波场以及小波变换能量场完成成像.与原始数据波场图相比,小波变换处理成像结果消除了杂波干扰,成像结果更加清晰.进一步对等效弹性参数的取值进行讨论,并且在骨料尺寸范围内调整损伤大小,结果显示成像结果匹配度高,对于非均质混凝土结构的损伤检测能很好满足损伤定位需求.由此证明,时间逆转成像方法对于具有复杂结构的混凝土材料的损伤检测具有较好的适用性.     

Buckling Analysis of Soft Nanostructure in Nanoimprinting

Nanoimprint lithography is an economical and convenient method for manufacturing nanostructures, which has developed very quickly and has been widely used in the nanoindustry. However, during the process of nanoimprinting, mechanical instabilities of soft nanostructures could lead to buckling. In order to study the mechanism of this problem, we analyze the buckling of one vertical elastic column under its own weight. Based on the comparison between two critical heights of different substrates （rigid and elastic）, we conclude that the approximation of considering the substrate as rigid is acceptable. Furthermore the interaction between columns with the deformation of a substrate could lead to collective buckling. Our theoretical
calculations show that whether the columns are elastic or rigid makes little difference for the buckling modes.     

变刚度复杂梁结构损伤检测方法研究

提出了适用于复杂梁结构损伤检测的子段模态应变能法SSEM(subsection strain energymethod),并分析了该方法的适用性条件.通过对变截面梁的有限元计算,以及对纤维增强复合材料风机叶片缩比模型的试验分析,验证了SSEM方法确定的结构损伤指标对损伤准确定位的可靠性.该基于振动的变刚度复杂梁结构的损伤检测方法,可应用于工程实际中梁和类梁整体结构的损伤检测.     

Damage detection method in complicated beams with varying flexural stiffness

A damage detection method for complicated beam-like structures is proposed based on the subsection strain energy method (SSEM), and its applicability condition is introduced. For a beam with the continuously varying flexural stiffness and an edge crack, the SSEM is used to detect the crack location effectively by numerical modal shapes. As a complicated beam, the glass fiber-reinforced composite model of a wind turbine blade is studied based on an experimental modal analysis. The SSEM is used to calculate the damage index from the measured modal parameters and locate the damage position in the blade model successfully. The results indicate that the SSEM based on the modal shapes can be used to detect the damages in complicated beams or beam-like structures for engineering applications.     

基于升阶谱有限条法的复合材料壁板结构稳定性分析

通过将升阶谱与有限条方法相结合,得到了以多项式级数为形函数的升阶谱有限条方法,并采用该方法对复合材料壁板结构在复杂边界条件下,受轴压、侧压及剪切载荷复合作用下的临界稳定性问题进行分析.数值算例结果表明,该方法综合了升阶谱和有限条的优点,可以快速稳定的精确求解复合材料壁板结构的临界失稳载荷.     

基于弹性波超表面的Lamb波透射调控

根据广义Snell定律,该文提出了一种新型曲梁型弹性波超表面结构。通过该结构对入射波进行相位调制,实现了板中Lamb波(A0模态)的异常透射调控,从而实现了波的负折射、非对称传输、声聚焦等功能。进一步的研究结果显示,若将该类超表面结构贴置在完整的铝板表面,通过引入吸声材料(阻尼),在保证薄板完整性的同时,可以起到显著消除薄板和超表面透射波场叠加的作用。该方法实现了对完整板结构Lamb波透射方向的有效调控,也为弹性波超表面提供了新的研究思路。     

复合材料板冲击损伤检测的二维间隔平滑法

本文发展了一种基于振动的复合材料板的损伤检测方法,将原有的一维间隔平滑法(1D GSM,one dimensional gapped smoothing method)发展至二维(2D GSM),并进一步提出二维间隔平滑法的标准化损伤指标.与其他多数基于振动分析的损伤检测方法不同,该方法只需分析含有损伤结构的检测数据,无需结构健康时的数据或理论、计算结果作为对比信号,即可判定缺陷的存在,并能准确定位.针对由冲击造成的准各向同性碳纤维增强复合材料板中的层裂损伤,本文采用压电片阵列组合激励的方式,得到了复合材料板多频率扭转振型的同时激励,可实现快速、高效的损伤检测.通过扫描式激光测振仪测得结构在不同固定频率下的结构响应ODS(operational deflection shapes),利用提出的二维间隔平滑法,分析得出损伤指标.实验结果表明,二维间隔平滑法可以准确地检测碳纤维增强复合材料板的冲击损伤,并具有较好的精度.     

基于高频动态响应的点阵夹芯结构损伤识别研究

针对点阵夹芯结构的脱焊损伤，提出了一种基于高频激励下结构ODS(operational deflection shapes)的损伤检测方法。ODS包含结构的整体动态响应特性，尤其是高频激励下损伤区域的局部振动信息。首先通过仿真计算出损伤局部区域的特征频率，选取合适的高频宽频带激励损伤结构。然后，采用压电片与扫描式激光测振仪结合，检测高频稳态信号激励下损伤结构的动态响应，综合考虑频段内多个频率下的ODS,由损伤成像中共振峰的位置，直接定位损伤。仿真与试验均验证了该方法识别损伤的有效性。