基于圆形压电阵列的主动Lamb波损伤成像监测研究

对主动Lamb波结构健康监测中的压电阵列技术进行了研究。分析了传统的矩阵式压电阵列在应用中存在的问题,基于回声式原理研究设计了圆形压电阵列方法,分析了该方法的特点和信号采集过程,结合时间反转成像技术,实现对损伤的监测,实验结果表明:该方法能克服传统矩阵式压电阵列在应用中存在的监测范围、信号监测能力差异等问题,最后分析了圆形压电阵列还存在的问题。     

基于LS-SVMs机翼盒段壁板损伤辨识研究

针对大型的碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构,研究采用光纤布喇格光栅测量结构应变场分布,提出采用最小二乘支持向量机(LS-SVMs)建立应变场-损伤非线性黑箱模型辨识结构损伤法,对典型的飞机碳纤维复合材料盒段壁板结构进行健康监测研究.针对大尺寸带有加强桁条和螺钉通孔的复杂结构盒段壁板试件,建立了7个点的布喇格光栅应变测量网络测量试件有代表性区域的应变场.通过施加280个不同的点载荷模拟损伤,建立应变场与损伤的非线性映射关系黑箱模型;采用LS-SVMs的黑箱模型辨识法对应变场进行有效辨识,准确地判别出280种结构损伤的位置和程度.     

基于光纤Bragg光栅传感器的疲劳裂纹扩展的研究

利用光纤Bragg光栅(FBG)传感器,监测了预裂纹Al合金试件在循环载荷作用下的裂纹扩展状况.借助裂纹处有限元模型分析得出的应变场分布计算了裂纹扩展到不同长度时FBG的反射谱,计算结果与实验结果基本吻合.研究结果表明:FBG传感器不但可以用来监测疲劳裂纹的扩展,而且在一定程度上可以判断出裂纹顶端所处的位置.     

基于支持向量机的加筋板健康监测

故障样本缺乏是制约智能监测发展的重要原因。支持向量机(SVM)基于结构风险最小化原则,对小样本决策具有较好的学习推广性。将SVM的多类分类算法用于航空航天结构中的加强筋结构健康监测,并与BP神经网络进行对比研究,取得了满意的效果。试验表明:在小样本条件下,SVM具有比BP网络更好的分类性能。     

基于无线传感网络的大型结构健康监测系统

针对大型碳纤维复合材料机翼盒段壁板结构,实现了基于无线传感网络的多点应变结构健康监测系统,采用自组织竞争神经网络成功判剐了集中载荷模拟的损伤位置.本系统由传感采集子系统、无线传感网络子系统和终端监控子系统三部分组成.为了降低系统网络功耗及成本,提高系统的稳定性和可靠性,改善传感网络的实时性和同步性,设计了可直接配接无线传感网络节点的低功耗多通道应变传感器信号调理电路和基于无线传感网络的层次路由协议,开发了多通道应变数据采集、网络簇头转发和中继节点接收等主要软件模块.实验证明,相比于传统有线的监测方法和数据采集系统,基于无线传感网络的结构健康监测系统具有负重轻、成本低、易雏护和搭建移动方便等优点.     

基于虚拟仪器技术的复合材料损伤实时监测系统软件开发

本文将虚拟仪器技术和主动监测技术相结合 ,研制了一种新型复合材料损伤监测系统。该系统可以实时监测蜂窝复合材料及碳纤维层合板的冲击损伤。文中介绍虚拟仪器的软件开发技术 ,着重论述了 HP VEE与 MATL AB及 Visual C++间接口的实现方法。     

基于时间反转理论的结构损伤图像表征方法

结构损伤的监测、定位和辨识技术是结构健康监测研究中的一个热点,也是当前研究的难点之一.针对结构损伤监测及表征方法研究的不足,分析了时间反转聚焦和四点圆弧定位法原理,在此基础上对四点圆弧定位实现方法进行了改进和扩展,提出了基于时间反转方法的结构损伤图像表征方法,采用Lamb波主动健康监测技术在铝板结构试件上进行了实验验证研究.实验结果表明该方法能较为简单有效的表征损伤特征和范围,有助于结构健康监测的实用化.     

一种应用于结构损伤监测的新型应力波因子

应力波因子技术是近几年来发展起来的复合材料损伤监测的新技术，该文根据应力波在蜂窝夹层结构中传播的特点，首次提出了一种基于最小二乘法拟合处理的应力波因子提取技术，以剔除应力波的传播距离对监测波形峰值的影响，突出损伤的作用，实验结果表明，该应力波因子法不但可以对蜂窝夹层结构中的损伤实现主动、在线监测，而且还能表征损伤的程度。     

应用小波分析及主动监测技术的复合材料损伤监测

用小波分析作为信号处理工具能将对被分析信号进行更细致分析,获得比傅立叶分析更多的信号特征。本文研究采用主动监测技术,利用压电传感器及驱动器对结构进行实时大面积监测,同时引入先进信号处理方法一小波分析对检测信号进行的频局部化处理,提取同损伤相联系的特征。     

复合材料T型接头损伤监测的概率成像方法

T型接头是复合材料典型的结构形式和重要的损伤监测部位,但其存在变厚度、内填充以及材料各向异性等复杂结构特性,导致依赖于信号传播速度的延迟-累加等基于压电传感器阵列和Lamb波的结构健康监测成像方法难以实现其损伤的准确监测。针对此问题,研究了一种与信号传播速度无关的损伤概率成像方法。该方法利用压电激励-传感网络通道的损伤因子,通过椭圆轨迹法确定各通道损伤因子的有效影响区域,然后对各通道损伤因子的椭圆影响区域合成进行成像,实现了复合材料T型接头损伤的准确监测,并使用超声C扫描进行了验证。实验结果表明,利用损伤因子可以在线监测复合材料T型接头的健康状态并实现损伤预警,在此基础上利用损伤概率成像方法可以实现损伤位置的判别。