压电智能结构荷载识别方法的研究

采用压电智能结构实测荷载的输出响应,基于BP神经网络与有限元逆分析提出一种识别荷载位置及大小的方法,首先在结构的不同位置施加单位荷载由有限元方法计算得到网络的学习样本,经网络作逆分析识别茼载位置,继而通过有限元逆逼近方法确定荷载大小的最小二乘解,数值算例表明,该方法计算速度快、精度高,不受结构几何形状和边界条件的限制,用于识别实际压电智能结构不确定荷载的位置及大小是可行的。

板料渐进成形工艺等高线图生成方法

在板料数字化渐进成形工艺中,压头的加工轨迹就是成形零件的等高线图。因此,如何生成成形零件的等高线图是该工艺的关键技术之一。本文对板料渐进成形工艺等高线图的生成方法进行了研究,提出一种基于Matlab拟合Bézier曲面并快速生成等高线图的方法。对理论抛物面和飞机翼面的仿真研究表明,所提出的等高线图的生成方法具有较高的工程精度,而且算法简单、计算速度快,可以在不规则曲面钣金件的数字化渐进成形中推广应用。

压电智能结构冲击荷载谱的反演方法

基于对智能层合板结构的模态分析 ,提出由结构的压电模态响应反演瞬态荷载时间历程的有限元方法。介绍了压电模态传感器的实现原理 ,并给出了由实测压电单元输出得到结构模态响应的计算公式。采用无条件稳定的精细逐步积分法求解结构的模态动力学微分方程 ,构造了通过结构的模态响应直接反求荷载列阵的迭代算法。该方法迭代过程简单可靠、计算速度快、识别精度高 ,适用于任意形状和边界条件的复杂智能结构。实例表明了该方法的可行性。

Hilbert变换在压电智能结构冲击定位中的应用

利用Hilbert变换在计算原时间序列瞬态属性方面的特性 ,把冲击应力波的时域信号变为连续的瞬态时序信号 ,易于提取与冲击定位相关的特征信息训练人工神经网络 ,实现冲击位置的自动识别。实验表明 ,以应力波信号的起始时间、峰值以及到达峰值的时间为特征向量具有较高的冲击定位精度 ,该方法可用于结构低速。

反求压电薄板智能结构荷载的有限元逆逼近方法

基于压电薄板智能结构提出一种有限元逆逼近反求结构荷载参量的方法,逼近目标函数以压电电荷响应为参量,迭代初值采用单位荷载预逼近方法;数值算例表明了该方法的有效性,可用于解决压电智能结构的荷载识别问题。

Lam b波理论及层合板冲击损伤的实验研究

从理论上分析了板中Lamb波信号的传播特性,并给出Lamb波在板中传播的频散方程。理论分析及实验均表明,Lamb波的频散特性与复合材料结构损伤有着直接的联系,而且最低阶的对称和反对称Lamb波模态对层合板的损伤比较敏感,但应用Lamb波的频散效应监测结构的损伤在检测技术上还难以实现。根据板中导波形成Lamb波的共振原理,板中应力波的幅频特性很大程度上反映了Lamb波的谐振特征。因此,利用压电元件的压电阻抗谱分析应力波的各阶模态频率及振幅对结构损伤的变化,能够反映材料内部损伤与Lamb波的频散特性。文中针对表面粘贴压电元件的层合板智能结构,建立了包含Lamb波谐振模式的压电阻抗计算模型。冲击损伤试件的实验表明,由于结构损伤的出现压电阻抗谱中的模态频率及其阻抗幅值等特征信息将发生变化。因此,引入应力波损伤因子可以对结构冲击损伤的存在和程度进行初步评价。该方法基于结构的机-电动态阻抗特性,不受结构的几何形状限制,测试用的压电元件成本低,方法简单可行,有望在智能结构的健康诊断方面获得应用。

基于主动监测系统的AR模型谱分析方法

建立了用于驱动器激发响应信号分析的AR谱数学模型,并对面板峰窝复合材料结构的脱粘损伤进行了实例分析.结果表明,AR模型谱具有连续光滑易于提取损伤因子等特点,应用于主动监测信号的定量表征是非常有效的.

模线图形数字化处理方法的研究

本文提出一种模线图形的数字化处理方法.介绍了模线图形的数字化实现过程,基于模线图形特征给出了模线图形灰度图像二值化与细化、图形拟合以及分幅扫描图形拼接等一些关键算法,并以工程模线图形样板为例,采用模块化程序验证了该方法的可行性.实例分析表明,本文提出的模线图形数字化处理方法具有较高的识别精度,在飞机数字化制造方面具有工程应用价值.

压电智能结构冲击定位方法的实验研究

基于压电智能结构,构成冲击荷载监测系统。冲击样本的应力波信号经Hilbert变换变为连续的瞬态时序信号后,提取时间和峰值等特征信息训练BP神经网络。在线监测时由神经网络根据压电响应信号映射冲击荷载的位置。实验表明,该方法定位精度高,稳定性好,用于层合板结构低能量冲击的健康监控是可行的。

Bezier曲面拟合方法在影像云纹测量三维物体形状中的应用

本文提出了在最小二乘意义下应用Ｂｅｚｉｅｒ曲面片拟合大范围内三维曲面的方法。开发了影像云纹图像数据采集与处理软件系统，能够获得曲面上任意点的三维坐标，绘制曲面的立体图及平面展开图样，对曲面进行几何特性分析。

压电层合智能结构冲击损伤自诊断方法的研究

针对压电层合板智能结构,建立了压电阻抗的计算模型,从理论上分析了压电阻抗与结构机械阻抗的相关性,并对冲击损伤试件的压电阻抗进行了实验测试。理论分析和实验研究表明,通过直接测量压电阻抗并提取与冲击损伤相关的特征信息来评价冲击损伤的方法是可行的。该方法基于压电智能结构的机-电动态阻抗特性,不受结构的几何形状限制。测试用的压电元件成本低、且对主体结构刚度的影响很小,测量压电阻抗的方法简单可行,易于实现压电层合智能结构冲击损伤的自诊断功能,有望作为一种新技术在飞行器结构损伤监测方面获得实际应用。

智能复合材料结构荷载自识别问题研究

利用智能复合材料自诊断结构实时识别荷载参量 ,是预估结构损伤、防止结构发生突发性和灾难性失效的有效方法。介绍了低速小能量冲击荷载识别问题在航空航天等领域的工程应用背景 ;建立了荷载识别系统模型 ;综述了智能材料结构应变传感测量技术以及荷载识别方法 ;并探讨了智能材料结构荷载自识别技术在应用方面亟待解决的一些问题以及未来的研究方向。

改革力学课程 提高学生工程素质

阐述力学学科在培养工程技术人才方面的重要性,提出力学教改要与工程素质教育相结合,并介绍基础力学课程教学中工程素质训练的一些方法。

超声无损检测及实验教学系统的研究与开发

开发了一套超声无损检测计算机集成系统。该系统集测试、控制、数据采集与模式识别于一体 ,系统扫查精度高、数字信号采集与处理功能强、有多种图形图像输出模式 ,能够用于多种材料结构的无损探伤和缺陷评价 ,满足工业产品的质量控制、新材料研发及无损检测实验教学工作的需要。

智能板动荷载监测的压电单元模态法

基于对智能层合板结构的模态分析,提出由结构的压电模态响应反演瞬态荷载时间历程的有限元方法。介绍了压电模态传感器的实现原理,并给出了由实测压电单元输出得到结构模态响应的计算公式。采用无条件稳定的精细逐步积分法求解结构的模态动力学微分方程,构造了通过结构的模态响应反求荷载列阵的迭代算法。该方法作为动态激励的压电模态响应易于实时监测,迭代过程简单可靠、计算速度快、识别精度较高,适用于任意形状和边界条件的复杂型智能结构。实例表明了该方法的可行性。

基于压电模态响应智能识别结构的动态荷载

基于对智能层合板结构的模态分析,提出由结构的压电模态响应反演瞬态荷载时间历程的有限元方法.介绍了压电模态传感器的实现原理,并给出了由实测压电单元输出得到结构模态响应的计算公式.采用无条件稳定的精细逐步积分法求解结构的模态动力学微分方程,构造了通过结构的模态响应反求荷载列阵的迭代算法.该方法作为动态激励的压电模态响应易于实时监测,迭代过程简单可靠、计算速度快、识别精度较高,适用于任意形状和边界条件的复杂型智能结构.实例表明了该方法的可行性.

等值线图的三维几何构造与工程应用

从工程曲面造型设计及测量工作需要出发,提出一种以曲面的平面等高线图构造三维几何曲面及工程平面图样的算法。并开发了等高线图数据采集与处理的软件系统。

影像云纹技术在量测物体大范围内全场曲面中的应用

本文提出一种适用于物体大范围内曲面形状测量与分析的影像云纹测量及数据处理方法，测量及数据处理系统简单、经济。

圆锥形渐进成形制件成形精度研究

成形精度差是金属板料渐进成形工艺的重要缺陷。针对渐进成形精度评价问题,提出位移误差评价法,即通过确定测量方向上的变形位移来衡量其成形精度。利用误差位移法对一组圆锥形成形制件进行研究,提出渐进成形过程中金属板料回弹和成形工具系统刚度是影响成形制件精度的主要因素。且成形过程中制件成形角一定,回弹一定,成形角变化,回弹变化,回弹量与成形角呈非线性关系。在此基础上,提出提高制件成形精度的解决方案:增加成形工具系统刚度。试验证明补偿回弹和成形工具系统刚度不足引起的尺寸偏差,或者增加成形工具系统刚度,都可显著提高渐进成形制件精度。

金属板料单点无模渐进成形数值模拟及分析

有限元数值模拟对单点无模渐进成形技术的研究起着重要的理论指导作用。本文介绍了数值模拟的基本步骤,重点介绍了圆/方锥台形件模拟轨迹的改进,轨迹环采用正逆相间方式可避免成形件发生扭曲变形。此外,基于Matlab软件编程,可快速生成不同工艺参数的模拟轨迹。最后通过多次数值模拟得出,工具头半径越小,工件成形角度越大,板料发生的等效应变就越大。结论与实验结果完全吻合。