优化复合材料结构健康监测的Lamb波激励信号策略

本文主要探讨了复合材料结构健康主动监测中的激励信号优化问题。作者们基于Lamb波频散方程，通过数值求解得到了频散曲线，这为预测Lamb波模式以及确定理想激励信号的中心频率范围提供了理论基础。Lamb波是一种在薄板结构中传播的自然波，对于检测材料的微小损伤具有重要意义。 研究者构建了一套实验测试系统，采用压电陶瓷片（PZT）作为驱动器和传感器，将其集成在复合材料层合板上。通过实验研究，他们对具有不同函数形式、中心频率和波峰数的各种激励信号进行了试验，目的是为了找到最适合激发单一Lamb波模式（如Lamb波的五零阶模式），以减少多模式现象的干扰，提高结构健康监测的精度。 文章引入了Hilbert-Huang变换和Hilbert谱分析方法，这是一种时频分析工具，用于提取传感器信号的特征。通过对Lamb波在结构中传播时能量衰减率和损伤敏感度的考察，这两个指标被用来评估激励信号的优化效果。优化后的激励信号不仅能够有效地激发单一的Lamb波模式，还能够保持较低的能量衰减，提高对结构损伤的敏感性，使得响应信号特征明显，有利于损伤的准确识别。 总结来说，这篇论文的关键点在于利用Lamb波理论、信号处理技术和实验验证，探索出一种有效的方法来优化复合材料结构健康监测中的激励信号，以提升结构健康监测的可靠性和准确性。这对于航空航天和其他依赖复合材料结构的工程领域具有重要的实际应用价值。