基于FGMs的声子晶体带隙调控及振动特性研究

为抑制舰艇典型板壳结构低频振动,基于局域共振理论,设计了一种悬臂式声子晶体结构,开展了数值计算并揭示带隙发生机理,探究了各尺寸参数对带隙特性的影响。同时基于功能梯度材料(functional gradient materials, FGMs)思想,提出固有频率梯度组合带隙调控方法,可有效拓宽低频带隙范围。最后,设计振动特性试验并分析误差产生的原因。结果表明:悬臂梁边长越长,带隙宽度变窄,悬臂梁宽度及厚度增加,带隙宽度变宽;固有频率梯度组合研究中,当整体固有频率变化率小于8.1%时,带隙范围有效拓宽。当相邻两者固有频率变化率大于12.27%时,可呈现多频带隙特性;增加悬臂梁安装数量可在固有频率梯度组合的基础上进一步拓宽禁带范围,该研究成果可为船舶板壳结构隔振设计提供参考。

基于光纤光栅和小波包分析的结构损伤探测

以光纤光栅为传感元件、小波包分析为信号提取工具,获取了智能材料四边简支板损伤前、后的动态应变信号检测方法,并采用耦合神经网络方法对智能材料四边简支板结构进行了损伤识别分析。结果表明,光纤光栅可非常灵敏地检测出智能材料内部的动态应变信号,小波包信号处理方法可获得大量反映结构损伤特征的有效信号;随着损伤孔径的增大,耦合神经网络损伤识别的精度提高,可得到损伤的位置和大小的信息。研究结果在大型工程结构的健康监测中具有重要的潜在应用价值。