【摘 要】
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复杂板结构广泛应用于船舶、航天、土木等工程领域,由于其服役环境恶劣,外界载荷情况复杂,结构极易产生由于疲劳导致的局部损伤,损伤逐渐累积会导致结构本身性能退化最终引起结构失效,因此有必要应用结构健康监测（Structural health monitoring,简称SHM）技术对实际工程中应用广泛的复杂板结构进行结构损伤识别定位。本文采用基于超声水平剪切波（Shear horizontal wave
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复杂板结构广泛应用于船舶、航天、土木等工程领域,由于其服役环境恶劣,外界载荷情况复杂,结构极易产生由于疲劳导致的局部损伤,损伤逐渐累积会导致结构本身性能退化最终引起结构失效,因此有必要应用结构健康监测（Structural health monitoring,简称SHM）技术对实际工程中应用广泛的复杂板结构进行结构损伤识别定位。本文采用基于超声水平剪切波（Shear horizontal waves,简称SH波）的无损检测技术（Nondestructive testing,简称NDT）对两类复杂板结构（角焊板、厚板）进行损伤定位成像研究。首先对平板中SH波的基本传播理论进行阐述,并利用数值方法求解SH波频散方程,然后选择基准差法作为损伤信号处理方法,利用层析损伤成像算法（Reconstruction algorithm for probabilistic inspection of damage,简称RAPID）和离散椭圆算法进行损伤定位成像。其次,本文结合有限元数值仿真方法,采用施加位移载荷的方式在板结构中激励超声SH波,对SH波在2mm厚度角焊铝板中的传播情况进行分析并验证应用SH0波包飞行时间方法进行角焊铝板损伤定位的有效性。仿真进一步对不同厚度平板中SH波的传播情况进行分析并验证应用SH波频散曲线确定厚板结构中的多模态SH波包波速的可行性。之后,本文针对角焊铝板设计损伤定位实验,采用新型双半环厚度极化式(压电常数:d15)压电超声换能器组成传感器网络,采集超声损伤信号并利用离散椭圆算法对角焊铝板焊缝处通孔型损伤进行单损伤、多损伤以及损伤扩展定位成像,实现对损伤中心位置以及损伤长度的监测。最后,本文针对30mm厚铝板设计损伤定位实验。首先根据SH波在厚板中传播的多模态特性以及模态波速差异,选择SH2模态波包作为30mm厚板损伤定位波包,通过RAPID算法和离散椭圆算法对30mm厚铝板结构平底孔型损伤进行损伤中心位置定位以及损伤深度监测,验证了基于超声SH波的无损检测技术应用于厚板结构损伤识别的可行性。
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