结构健康监测是设备状态监测和故障诊断的基础,智能材料与结构的应用是进行结构健康监测的重点。PZT(锆钛酸铅压电陶瓷)能广泛应用于智能材料结构中。PZT能与基体材料很好结合,具有正压电效应和逆压电效应,在智能材料结构中既能用作传感元件又能用作驱动元件。PZT还具有较好的机电耦合系数、压电常数、机械品质因数、居里温度和稳定性等。本文充分发挥PZT既可作为传感器又可作为驱动器的优势,进行铝板损伤检测的试验研究。主要研究内容包括:首先,采用数值方法对Lamb波进行建模,并对Lamb波激励进行优化。其次,基于压电基本理论,介绍PZT电压感知机理和阻抗感知机理,以及PZT压电陶瓷各种性能参数对PZT材料特性的影响;研究PZT驱动、感知元件的制作与粘贴工艺,建立结构主动健康监测试验平台。第三,通过试验,研究PZT用于铝板结构裂缝损伤的检测。验证Lamb波群速度频散曲线;研究基于最小二乘法的峰值损伤因子;应用波传播时间延迟和能量-时间谱的衰减,结合板的对称性,对单一裂缝损伤、单一有蜡填充裂缝损伤、多处裂缝损伤进行损伤检测进而精确定位,试验结果证实该方法是切实可行的。最后,探讨了损伤率用于判断结构健康状况的方法。