Lamb波与薄壁结构损伤检测技术研究

"基于Lamb波的薄壁槽状结构损伤检测研究 (2012年)，作者：陆希，孟光，李富才" 本文详细探讨了一种利用Lamb波进行薄壁槽状结构损伤检测的技术，这对于复杂工程结构的结构健康监测具有重要的理论和实践价值。Lamb波是薄板或壳体中特有的波动形式，因其在结构内部传播时能有效探测微小的缺陷而被广泛应用于无损检测领域。 研究中，研究人员首先建立了"U"形截面铝合金构件的三维有限元模型，这是为了模拟Lamb波在结构中的传播过程。通过动态仿真，他们能够分析Lamb波在结构内的行为，预测其在遇到损伤时如何反射、衍射和衰减，从而为实验阶段提供理论基础。 在实验阶段，锆钛酸铅压电晶片（PZT wafer）被用作激励源和传感器，用于激发和接收Lamb波。PZT因其优良的压电特性，常被用于声波检测和信号转换。实验中，研究人员记录了PZT接收到的Lamb波信号，并对这些信号进行了后续处理。 处理Lamb波信号的方法主要包括连续小波变换（CWT）和希尔伯特变换（HT）。CWT是一种强大的信号分析工具，它能够揭示信号在不同频率和时间上的局部特性，对于检测信号中的瞬态变化尤其有效。HT则可以提供信号的瞬时幅度和相位信息，帮助识别损伤引起的异常变化。 通过对这些处理后的信号进行分析，研究人员能够提取与结构损伤相关的时域特征，如损伤反射波包的飞行时间（ToF）。飞行时间与损伤的位置之间存在定量关系，这使得通过测量Lamb波的反射时间可以精确地定位结构内的损伤。 该研究提供了一套综合的Lamb波检测技术，包括从建模、仿真到实验验证，再到信号处理和损伤定位的完整流程。这一技术对于实时监控复杂结构的健康状态，及时发现潜在的损伤，确保工程安全具有重要意义。关键词涉及结构健康监测、损伤检测、Lamb波、PZT晶片以及信号处理，涵盖了该领域的关键技术和应用。