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Lamb波广泛应用于板壳结构的损伤检测,而Lamb波的频散效应使得板结构中损伤散射信号的渡越时间信息难以准确提取,因而影响了阵列波束成形损伤成像算法对损伤成像定位的效果和精度.提出的相位谱线性重构法,在中心频率处通过对相位谱展开,进行线性化处理,有效地去除了激励信号中的频散效应.该方法保证了中心频率下的信号分量不变,为研究阵列波束成形损伤成像算法对损伤精确成像奠定了基础.采用数值模拟和实验手段,验证所提出的相位谱线性重构法去除频散的效果,进而结合阵列波束成形损伤成像方法分析损伤成像定位的效果和精度.结果 表明,采用的频散去除方法能够提高损伤散射信号的信噪比,提升阵列波束成形损伤成像方法对损伤成像定位的效果和精度. 相似文献
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Lamb波理论及层合板冲击损伤的实验研究 总被引:1,自引:1,他引:1
从理论上分析了板中Lamb波信号的传播特性,并给出Lamb波在板中传播的频散方程。理论分析及实验均表明,Lamb波的频散特性与复合材料结构损伤有着直接的联系,而且最低阶的对称和反对称Lamb波模态对层合板的损伤比较敏感,但应用Lamb波的频散效应监测结构的损伤在检测技术上还难以实现。根据板中导波形成Lamb波的共振原理,板中应力波的幅频特性很大程度上反映了Lamb波的谐振特征。因此,利用压电元件的压电阻抗谱分析应力波的各阶模态频率及振幅对结构损伤的变化,能够反映材料内部损伤与Lamb波的频散特性。文中针对表面粘贴压电元件的层合板智能结构,建立了包含Lamb波谐振模式的压电阻抗计算模型。冲击损伤试件的实验表明,由于结构损伤的出现压电阻抗谱中的模态频率及其阻抗幅值等特征信息将发生变化。因此,引入应力波损伤因子可以对结构冲击损伤的存在和程度进行初步评价。该方法基于结构的机-电动态阻抗特性,不受结构的几何形状限制,测试用的压电元件成本低,方法简单可行,有望在智能结构的健康诊断方面获得应用。 相似文献
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基于线性三维弹性理论,采用勒让德正交多项式展开法,推导了波沿正交各向异性材料非主轴方向传播时的Lamb波耦合波动方程,并对耦合波动方程进行了数值求解。为验证该方法的适用性和正确性,首先将此方法应用于各向同性材料,并与已知的数据结果进行了比较;然后以单向纤维增强复合材料为例,计算了耦合Lamb波沿不同的非主轴方向传播时的相速度频散曲线,并分别研究了传播方向改变时低阶模态Lamb波和高阶模态Lamb波频散特性的变化。最后,针对潜在用于各向异性复合材料结构健康监测的耦合Lamb波低阶模态,给出了其在不同传播方向时的相速度分布和群速度分布。同时,结合低阶模态Lamb波的位移分布特性和材料的各向异性特点,阐释了S0模态对波的传播方向变化最为敏感的原因。 相似文献
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运用部分波分析法(或子波分析)理论推导了在正交静应力下,板中任意方向的Lamb波的频散方程,给出了任意方向Lamb波波速、正交静应力和频率之间的关系. 进行了数值计算并讨论了对称方向的Lamb波波速对单向静应力的依赖关系,为将Lamb波用于应力测量提供了理论依据. 相似文献
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众所周知Lamb波在复合材料中的传播呈各向异性的特点,经典有限元法模拟这类问题效率不高,所以,本文采用谱有限元法进行研究。先建立了一种新的谱有限板单元,该单元以Gauss-Lobatto-Legendre点作为节点,使质量矩阵是对角矩阵;另外,该单元采用了扩展的位移场,能够较好地模拟板结构的三维特性。然后,对复合材料板结构中Lamb波在对称模式与反对称模式下的传播速度进行了求解,将计算结果与Mindlin板谱单元的结果以及三维弹性理论的结果进行了比较,并讨论了Lamb波在反对称层合板中的传播特点。最后,模拟了Lamb波在含和不含损伤复合材料层合板中的传播,数值结果表明所建立的谱有限板单元可以较好地模拟出Lamb波在复合材料板结构中的传播特性。 相似文献
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基于Lamb波频散特性的薄板声发射源定位方法研究 总被引:1,自引:0,他引:1
声发射源时差定位方法中波速的确定是定位准确的关键问题,根据模态声发射理论,声发射信号在薄板内的传播过程中具有频散现象和多模态特性.不同频率不同模态的声波其传播速度不同.基于Lamb波频散特性和声发射检测技术,采取时频联合分析方法对铝薄板中声波模式进行识别;利用低频段频散不明显的扩展波的波速和同一频率同一模态波到达两传感器的时间差来实现声发射源的准确定位;通过铝薄板中AE源定位实验表明,采用S0模式,即扩展波的波速进行定位计算,可以比较准确地确定声发射源的位置,而且理论值与实际值相差很小. 相似文献
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IntroductionCompressivepropertiesofcompositelaminatesafterlowvelocityimpactareoneofthemostseriouscircumstanceswhichmustbetakenintoaccountindamagetolerancedesignofcompositestructures[1].Impactdamagegenerallymanifestsintheformsofdelaminations,matrixcracksandfibrefracture[2 ,3].Sofaralotofresearcheshavebeentakeninlowvelocityimpactbehaviorofcompositelaminatesandtheirpost_impactcompressiveproperties.Compressivefailuremechanismsofcompositelaminatesafterlowvelocityimpacthavenotbeenknownclearly .Ther… 相似文献
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复合材料层合板的低速冲击损伤及其剩余压缩强度研究 总被引:3,自引:0,他引:3
本文采用理论和实验方法研究了复合材料层合板的低速冲地及其剩余压缩强度。文中利用有限元方法和能量转换原理计算了层合板受到低速冲击的受载最危险状态,以及此时的应力分布;并用Tsai-Wu张量准则判断损伤情况,对产生损伤的单元进行相应的刚度折减,且作重复计算直至不产生新的损伤为止;最后,对受冲击的层合板还进行剩余压缩强度计算。在实验中,采用激光全息无损检测法测量了层合板的冲击损伤,并对受冲击的层合板进行 相似文献
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连续丝束剪切(Continuous Tow Shearing, CTS)铺放技术是一种新的变角度层合板制作技术,这种新技术能显著减少丝束铺放过程中产生的丝束重叠和间隙等缺陷,然而,采用CTS技术铺设时,层合板的厚度将随着纤维角度的变化而变化.本文基于一阶剪切变形理论并应用Chebyshev-Ritz法对这种变厚度的变角度复合材料层合板的热屈曲问题进行了研究.假设纤维方向角沿板的长度方向按照线性变化,获得了均匀温度变化时变厚度层合板的临界热屈曲荷载.通过与现有文献的比较验证了本文方法的正确性,并进一步讨论了纤维铺设技术、纤维方向角的变化以及边界条件的不同对变角度复合材料层合板的临界屈曲温度的影响.研究结果表明,在体积相同的情况下,采用CTS铺设较传统的自动丝束铺放(AFP)可以进一步提升变角度层合板的临界屈曲温度.本文的研究结果可为变角度复合材料的设计提供一定的参考. 相似文献
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A general anisotropic damage theory of cracked laminates is formulated here. The deformation of composite laminates is composed
of matrix elastic strains, pseudo-elastic damage strains due to cracking and permanent damage strains due to interlaminar
slip. The surface of damage initiation is constructed according to the concept of linear elastic fracture mechanics for the
virgin material. After the initial damage, a pesudo-elastic damage can be used to describe the damage behaviour if interlaminar
slip is negligible. Damage evolution, load induced anisotropy and interlaminar intralaminar interaction for composite laminates
are examined; the latter can perturb the normality structure of damage strain rate. Explicit expressions are given for pseudo-elastic
(or secant) moduli of the damaging composite laminates, under a non-interacting assumption imposed on the cracks between different
families. 相似文献
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假设纤维方向角沿层合板的长度方向线性变化,研究了变角度纤维复合材料层合斜板的颤振.通过坐标变换将斜板变换为正方形板,采用层合板表面连续变化的速度环量来模拟空气对其的作用,速度环量分布利用Cauchy积分公式计算.建立了系统的Lagrange方程并采用Ritz法得到了层合板的自振频率和颤振/不稳定性分离临界速度.通过数值算例验证了本文模型和方法的正确性和收敛性,分析了各个铺层内纤维方向角的变化对自振频率和颤振/不稳定性分离临界速度的影响.研究结果表明,通过纤维的变角度铺设,可有效地提高层合板的基频和颤振/不稳定性分离临界速度.经合理设计的变角度复合材料层合板具有抑制颤振的作用. 相似文献
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Rupesh Daripa 《International Journal of Non》2009,44(2):138-554
Stability characteristics of composite skew plates subjected to in-plane compressive load are investigated here using the shear deformable finite element approach. The influences of high prebuckling stresses at the corner regions of isotropic and composite skew plates on their stability characteristics are emphasized for different load direction, boundary condition and laminate stacking sequence. The non-linear governing equations based on von Kármán's assumptions are solved by Newton-Raphson technique to get the hitherto unreported postbuckling equilibrium paths of composite skew plates loaded between two rigid flat platens. The variation of out-of-plane deformation and end-shortening with compressive in-plane load are examined for simply supported and clamped skew plates made of isotropic, symmetric and unsymmetric laminates. Marguerre's shallow shell theory is employed to study the effect of sinusoidal imperfection on the non-linear behavior of composite skew plates. 相似文献
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Nonlinear progressive damage model for composite laminates used for low-velocity impact 总被引:1,自引:0,他引:1
In order to effectively describe the progressively intralaminar and interlam- inar damage for composite laminates, a three dimensional progressive damage model for composite laminates to be used for low-velocity impact is presented. Being applied to three-dimensional (3D) solid elements and cohesive elements, the nonlinear damage model can be used to analyze the dynamic performance of composite structure and its failure be- havior. For the intralaminar damage, as a function of the energy release rate, the damage model in an exponential function can describe progressive development of the damage. For the interlaminar damage, the damage evolution is described by the framework of the continuum mechanics through cohesive elements. Coding the user subroutine VUMAT of the finite element software ABAQUS/Explicit, the model is applied to an example, i.e., carbon fiber reinforced epoxy composite laminates under low-velocity impact. It is shown that the prediction of damage and deformation agrees well with the experimental results. 相似文献