风力机叶片、飞机机翼等曲面结构中裂纹等缺陷的萌生及扩展导致结构安全性能指标降低,带来安全隐患,其健康监测是质量监控与安全运行的核心关键。Lamb波具有传播距离远、对细微缺陷敏感性高,检测面积大等优点,被认为在结构健康监测中最有应用前景。但常用压电传感元件压电片硬度大、质地脆,不适用于曲面结构检测。针对上述问题,论文开展了含裂纹曲面板中Lamb波传播机理研究,研制一种柔韧性好、适合集成于曲面结构的0-3型压电复合材料,并应用于曲面结构Lamb波检测,从而为曲面结构健康监测提供了基础理论和新型传感技术,具有重要的学术意义和工程应用价值。论文的主要研究内容包括如下四个方面:(1)根据曲面板频散方程,分析了Lamb波的频散特性,获得不同模态的频散曲线以及位移分布情况;对不同曲率曲面板进行仿真分析,开展了平面板与曲面板理论频散曲线对比,为仿真与实验研究提供了理论依据。(2)仿真分析了具有不同裂纹长度、宽度以及深度的曲面板中Lamb波传播特性,提取了透射和反射波位移响应信号,建立了裂纹尺寸与Lamb波传播特性的映射关系;开展了含裂纹曲面板中Lamb波散射信号检测实验,验证裂纹长度对Lamb波传播特性的影响,为裂纹检测提供了理论依据。(3)优选了PZT/环氧树脂压电复合原材料,采用固相法制备了0-3型压电复合材料,研究了PZT/环氧树脂的质量比、极化温度、极化电场、极化时间等因素对其压电性能参数的影响,为曲面结构健康监测提供柔韧性良好的0-3型压电复合材料。(4)利用研制的压电复合材料制成Lamb波检测传感器,开展了不同频率下压电复合传感器频响特性实验,并与传统压电传感器响应特性进行对比,结果表明0-3型压电复合材料传感器对Lamb波具有良好的传感响应特性;应用于翼形板中Lamb波损伤散射信号检测,采用椭圆定位法进行损伤定位,实验结果与实际损伤位置基本一致。