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研究生: 柯志宏
Ke, Chih-hung
論文名稱: 二維離散小波轉換應用於帶有加強材之平板破損偵測
Damage Detection of a Rectangular Plate with Stiffeners by Two-Dimensional Discrete Wavelet Transforms
指導教授: 楊澤民
Yang, Joe-ming
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 系統及船舶機電工程學系
Department of Systems and Naval Mechatronic Engineering
論文出版年: 2007
畢業學年度: 95
語文別: 中文
論文頁數: 116
中文關鍵詞: 小波分析破損偵測加強材小波包節點範數
外文關鍵詞: stiffener, two dimensional discrete wavelet analysis, damage detection, wavelet packet node norm
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  • 本研究主要是利用小波包節點範數(Wavelet Packet Node Norm)來製作帶有加強材之鋁合金平板的第一模態振型值,並且利用二維離散小波分析來偵測裂縫之所在位置。在數值分析方面,利用有限元素法分析軟體(ANSYS),進行平板之模態振型分析,並以二維離散小波分析偵測裂縫位置,證明此方法之可行性。至於實驗模態分析方面,則利用激震器(Shaker)給予平板一個強制的外力,以加速規量測振動訊號,並利用小波包節點範數製作第一模態振型值,最後再藉由二維離散小波分析找出裂縫的位置。在船體複雜的結構中,加強材的應用(底板、船殼、隔艙壁、甲板等)更是扮演著舉足輕重的地位。本文所提出之帶有加強材之鋁合金平板的破損偵測方法,特別針對因焊接(應力集中處)而產生之裂縫進行偵測,對於單一或多個破壞程度之缺陷位置,均有不錯的檢測能力。

    The main purpose of this study is to detect the multiple cracks of an aluminum plate with stiffeners by wavelet transforms. The wavelet packet node norm is utilized to construct the first mode shape of the plate and then detect the damage locations based on the two dimensional discrete wavelet transforms. In numerical analysis, the first mode shape of the damage plate is simulated by finite element tool ANSYS and the damage locations of the plate are detected by two-dimensional discrete wavelet analysis. In experimental analysis, several accelerometers are used to measure the vibration shapes of the plate, and the first mode shape of the plate is obtained by using the wavelet packet node norm. The results of the numerical analysis and the experimental investigation reveal that the proposed method is useful to detect single crack or multi-cracks of a plate with stiffeners.

    摘要 I Abstract II 誌謝 III 目錄 IV 表目錄 VIII 圖目錄 IX 符號說明 XVIII 第一章 緒論 1 1-1 研究動機 1 1-2 文獻回顧 2 1-3 本文架構 5 第二章 振動與模態分析理論 7 2-1 前言 7 2-2 自由振動 7 2-3 含損傷板之振動模態推導 13 2-4 實驗模態分析 17 2-5 振動問題解析程序 17 第三章 訊號分析方法 21 3-1 前言 21 3-2 時域訊號 21 3-3 傅立葉轉換 (Fourier Transform) 22 3-4 短時傅立葉轉換 (Short-Time Fourier Transform) 24 3-5 小波轉換 (Wavelet Transform) 26 3-5.1 小波函數 26 3-5.2 連續小波轉換 29 3-6 離散小波轉換 31 3-6.1 近似空間與細節空間 32 3-6.2 Mallat運算法 33 3-6.3 正交基底 36 3-7 小波包分析 37 3-7.1 小波包的構造 38 3-7.2 小波包節點範數 39 3-8 二維離散小波轉換 40 3-9 傅立葉轉換與小波轉換之比較 42 3-10 Daubechies (dbN)小波系 45 第四章 數值分析 47 4-1 前言 47 4-2 ANSYS數值模擬 47 4-3 數值模擬分析結果 50 4-3.1 單一破損位置偵測結果 50 4-3.2 雙破損位置偵測結果 62 4-4 加強材對平板之影響 67 4-5.1 單一裂縫模擬 72 4-5.2 同向雙裂縫模擬 74 4-5.3 異向雙裂縫模擬 76 4-6 內插法增加計算點數 78 第五章 實驗架構與訊號量測 80 5-1 前言 80 5-2.1 實驗架構 81 5-2.2 實驗流程 83 5-2.3 實驗儀器配置 84 5-3 訊號量測 87 第六章 振動訊號分析 90 6-1 前言 90 6-2 自然頻率 90 6-3 小波包轉換 91 6-4 模態值計算及其分析步驟 93 6-5.1 case1無裂縫平板之量測結果 94 6-5.2 case2單一裂縫平板之量測結果 96 6-5.3 case3同向雙裂縫平板之量測結果 98 6-5.4 case4異向雙裂縫平板之量測結果 100 6-6.1 case2扣除case1模態分析 103 6-6.2 case3扣除case1模態分析 104 6-6.3 case4扣除case1模態分析 105 6-7 實驗模態扣除模擬無損傷模態之分析 106 6-8 內插法增加計算點數 109 第七章 結論 111 7-1 結論 111 7-2 未來研究方向與建議 113 參考文獻 114

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    下載圖示 校內:立即公開
    校外:2007-07-06公開
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