基于Lamb波的复合材料多损伤定位方法研究

针对航空航天用碳纤维增强树脂基复合材料多损伤问题,研究一种损伤方向算法与椭圆轨迹算法相结合的损伤定位方法。首先,根据Lamb波在板中的传播特性,提出一种基于PZT结的损伤方向算法,运用方向算法找到Lamb波在损伤位置发生散射后的若干传播方向,再通过传播方向的交点来实现多损伤位置的初步判定。其次,运用椭圆轨迹算法,实现多损伤位置的进一步判定。最后,在碳纤维增强树脂基复合材料薄板上对该方法进行实验验证,选用希尔伯特黄变换的信号处理技术实现对损伤散射信号到达时间的提取。实验结果表明,该损伤定位方法能够对复合材料多损伤位置进行有效定位。

基于AR-GP模型的结构损伤识别方法

针对传统损伤识别方法不易区分多损伤状态以及难以辨别预测结果可靠性的问题,提出了一种基于自回归(autoregressive,AR)模型和高斯过程(Gaussian process,GP)的损伤识别方法。该方法利用AR模型回归拟合结构加速度响应数据,首次引入表征损伤位置信息与损伤状态信息的参数L1、L2,基于AR模型残差、系数分别建立了用于定位损伤位置和识别损伤程度的损伤敏感性特征,结合GP的分类与回归算法实现了多损伤定位及损伤程度的概率输出。通过某钢筋混凝土模型拱的数值仿真算例,验证了所提方法的有效性,并对基于AR模型残差和系数的识别结果进行了对比分析。结果表明,该方法能够识别多损伤状态,输出具有概率意义的预测结果,有助于判断结果的可靠性,并能够实现损伤预警,同时基于残差的损伤敏感性特征的识别精度与可靠度更高、抗噪性能更好,在10%噪声污染的情况下,识别结果的相对误差均值与离散系数均值仅为6.52%和0.19。