壓電驅(qū)動器激發(fā)的Lamb波在板結(jié)構(gòu)中傳播的數(shù)值模擬.pdf

1、目前，采用譜元法對基于Lamb波的損傷檢測進行數(shù)值模擬已較為成熟，其高效性得到了廣泛認可，但是大多數(shù)的模擬過程都沒有考慮壓電驅(qū)動器與傳感器的力電耦合效應及其對Lamb波激發(fā)和接收的影響。另一方面，常規(guī)有限元方法在壓電效應的模擬中已屢見不鮮，但采用譜元法模擬壓電效應卻較為罕見。本文結(jié)合壓電本構(gòu)方程和Lamb波數(shù)值模擬中較熱門的譜有限元方法，由簡到繁，建立了含壓電桿譜單元、含壓電梁譜單元、含壓電平面應變譜單元和含壓電板殼譜單元，將它們應用于

2、Lamb波在桿、梁、板中激發(fā)、傳播、接收過程的數(shù)值模擬中。將模擬結(jié)果與其它文獻中的已有數(shù)值結(jié)果及采用商用有限元軟件 ANSYS重新計算得到的數(shù)值模擬結(jié)果進行了對比，驗證了所建立的單元的正確性；之后，結(jié)合橢圓定位技術(shù)，對單一損傷進行了識別。研究表明，壓電驅(qū)動器通過逆壓電效應，將電載荷轉(zhuǎn)化為力載荷作用于基板上，且主要集中在其與壓電片邊緣相連處，即使忽略壓電激勵器模擬，也不能簡單的將力載荷僅加在某個節(jié)點上，壓電片與基板粘接邊緣存在應力集中，最