复合材料以其优越的性能广泛地运用在各个领域,这同时也对保证产品质量的损伤检测技术提出了严峻的挑战。损伤检测技术的发展成为复合材料能否有效和扩大应用的关键。本文将Lamb波与HHT等时频分析技术结合起来,用于复合材料的损伤检测。 本文首先从理论上分析Lamb波的多模式和频散现象,计算频散方程,绘制相速度与群速度曲线,为最优的利用Lamb波提供了有效的理论依据。在其基础上结合实验在传播模式、中心频率、信号幅值、波峰数以及激励波形五个方面完成了Lamb波的优化。 其次,介绍了短时傅立叶变换、小波变换和HHT三种时频分析方法,包括理论分析以及三种算法的Matlab编程。其中从瞬时频率求解、经验模式分解和Hilbert谱绘制几个方面重点分析了HHT,同时提出了经验模式分解过程中边缘处理和内在模准则确定中存在的问题,并给出了解决方法,改善了HHT的分析效果。 最后,结合以上理论来进行复合材料损伤检测实验和分析。包括损伤存在性的判定、损伤位置敏感度和形式敏感度的判定、损伤定位以及损伤程度初步估计研究。研究表明,当损伤发生后会导致信号谱图发生改变;不同位置的损伤以及不同形式的损伤所产生的损伤敏感度不同,因此合理的压电片布局是非常重要的;利用椭圆法和时频分析法可以进行初步的损伤定位;初步估计微小损伤的微小渐变不会对基体材料的整体性能导致质变的影响。所有的分析结果同时证明了HHT较之其它两种时频分析方法是更加优越的一种时频分析方法。