超声Lamb波具有传播距离远,对损伤敏感等优点,常用于板状结构的无损评估(NDE)和结构健康监测(SHM)。基于Lamb波的损伤定位成像方法的研究已成为SHM和NDE领域的研究热点。然而,Lamb波的频散特性使其在传播时产生拉伸和失真,将影响有关损伤散射信息的渡越时间的提取,从而导致损伤定位和成像的不准确;频散效应影响下入射信号和损伤散射信号的混叠也使得损伤特征信息的解读更为困难;此外,现有基于时域分析的损伤成像方法难以有效利用激励带宽内的全部频率成分所包含的有效损伤信息,因此成像精度受限。为此,本文提出基于多频段时域滤波的超声Lamb波散射信号分析方法,利用小波分析将宽频带的激励信号分解为多个频散特征较弱的窄带信号,进而构建时域滤波窗函数以分离各窄带信号中的损伤散射信息;分别对各窄带信号实施频域/空间延时叠加成像算法以获取针对板结构中的损伤成像;最终对各频率分量的成像结果综合分析(逻辑与),以进一步提高损伤成像的精度和信噪比。建立预制损伤的铝板中超声Lamb波驱动,传播及损伤散射的有限元数值模型,基于数值模拟数据验证所提出多频段时域滤波超声信号处理方法和延时叠加损伤成像算法,指导建立实验研究优化方案;构建了超声Lamb波损伤检测实验平台,针对含双损伤的铝板开展损伤成像实验研究,进一步验证本文所提出的损伤检测方法对双损伤检测的有效性,为实际工程应用提供了理论指导。本文的具体研究工作如下:首先,简述工程结构超声Lamb波损伤检测技术的研究背景和意义,综述了相关超声Lamb波信号频散特征处理和损伤成像方法的研究进展。然后,基于Lamb波的基本理论阐明Lamb波在板中的传播特性。在此基础上提出了本研究工作中使用的多频段时域滤波的信号处理方法与途径。应用小波变换提取激励信号带宽内多个窄带信号分量以消除宽带信号引起的频散效应,并采用自适应时间滤波窗函数提取包含损伤特征信息的散射信号。第三,引入频域延时叠加(Delay and Sum,DAS)的阵列波束形成损伤成像方法,基于Lamb波的频散关系对各个窄带信号实施相位或空间延迟以补偿频散特性,从而提高损伤定位和成像的精度,并进一步利用逻辑“与”运算综合分析各窄带信号,获取高信噪比的损伤成像结果。第四,依靠COMSOL有限元分析平台,构建了含损伤铝板的三维仿真模型。经相关理论分析优选了数值模拟过程中的时间步长和网格尺寸;设计了瑞利阻尼边界规避边界反射对损伤散射信号识别的影响;应用前述多频段时域滤波方法分离含损伤特征信息的散射信号,验证频域延时叠加阵列波束形成损伤成像方法的有效性。结果表明,相位、空间延迟叠加具有比时间延迟叠加和更好的损伤精度,能够实现损伤的准确定位。将各相应窄带信号下成像结果实施逻辑"与"求和以进一步提高损伤成像精度和信噪比,并明确指示预设损伤,为开展损伤检测实验研究提供了依据。第五,根据上述的多频段时域滤波的信号处理方法与途径,构建了超声Lamb波损伤检测实验平台,针对预置有双损伤的铝板实施了超声Lamb波损伤成像,验证了该方法准确识别双损伤的有效性。结果表明,多频段时域滤波方法可以在无参考信号的情况下实现双损伤散射信号的有效提取与分离,并结合阵列波束成形延迟叠加成像方法进行损伤检测,且各窄带信号成像结果的逻辑“与”可以有效地利用宽带信号获得高信噪比和高精度损伤成像结果。本文所提出的基于超声Lamb波的板结构损伤成像方法可为在工程实践中准确检测板壳结构损伤提供方法和技术指导。最后一部分总结了本文的研究工作,并指出了进一步的研究方向。