基于损伤存在概率成像方法的复合材料结构损伤识别

基于小波分析理论和概率统计原理,提出一种损伤存在概率成像方法,对复合材料结构进行在线的健康监测。首先对结构损伤前后Lamb信号进行比较,提取信号的能量特征差异系数,作为损伤指标;然后用概率统计方法判断该损伤指标是由损伤引起的还是因环境变化造成的;最后用成像算法给出存在概率图像识别损伤。对复合材料板结构进行实验验证该方法的可行性,具有一定的实际工程应用价值。

兰姆波结构健康监测中的概率损伤成像

应用概率成像方法对兰姆波结构健康监测中板的损伤进行识别。根据兰姆波损伤散射信号的传播时间以及传感器网络中一对发射-接收传感器的空间位置来确定一个椭圆轨迹,该轨迹显示了损伤可能出现的位置。将监测区域均匀网格化,计算各网格节点到椭圆轨迹的最短距离,将此距离映射为损伤出现的概率。采用灰度等级对所有网格节点处的概率值进行量化,则由每一个发射接收传感器对就确定了一个灰度图像。为了突出损伤,应用图像融合技术对传感器网络中所有发射接收传感器对所构成的灰度图像进行融合。对铝板中横穿孔损伤的实验结果显示了该方法能够有效地确定损伤的位置和范围,有助于推动兰姆波结构健康监测的实用化。

航空运输集装托盘脱胶监测成像方法

目的为了提高航空运输集装托盘使用的安全性与经济性,实现航空运输集装托盘脱胶的在线监测。方法研究一种基于优化损伤概率成像的航空运输集装托盘脱胶监测方法,该方法首先将监测区域划分为一个个矩形子区域,然后判别航空运输集装托盘脱胶发生的子区域,其次使用损伤概率成像方法对脱胶进行定位,最后结合脱胶发生的子区域计算出航空运输集装托盘脱胶的位置坐标。结果依据航空运输集装托盘的生产工艺自制了一块试件对该方法进行实验验证,定位距离误差不大于2 cm。结论基于优化损伤概率成像的航空运输集装托盘脱胶监测方法可对航空运输集装托盘脱胶进行不依赖信号传播速度的成像定位。

基于概率成像方法的装配式剪力墙地震作用下损伤演化分析

为了有效监控地震作用下装配式剪力墙裂缝损伤发展过程,提出了基于压电导波的改进概率成像分析方法。通过布设阵列传感器将待检测区域划分为多个子区域,根据发射与接收信号的相干函数提取有效信号;以该有效信号为输入信号,分别计算各子区域中基于信号能量特征差异系数的损伤指标,并利用概率统计方法对该损伤指标进行筛分,排除环境因素的影响;由损伤概率成像算法对检测区域内产生的所有裂缝位置进行叠加成像并提取图像阈值,从而实现装配式剪力墙在地震过程中裂缝损伤发生的判断、定位及演化分析。通过装配式框架-剪力墙结构的振动台试验验证了所提方法及裂缝损伤演化分析的有效性。所提出的改进损伤概率成像分析方法可直观有效地检测装配式剪力墙在地震作用下裂缝损伤的发生、位置及演化过程,可用于装配式结构的损伤监测。

超声Lamb波监测铝合金结构疲劳裂纹扩展实验研究

对应用超声Lamb波在线监测金属结构裂纹在疲劳载荷作用下的扩展进行了实验研究。制备了含中心裂纹的铝合金平板结构试件,并在试件表面布设了压电晶片传感网络。疲劳实验中,在观测裂纹扩展的同时,采用压电晶片分别进行Lamb波信号的激励和接收,监测驱动器与传感器间的疲劳裂纹扩展行为。通过时域信号处理提取了Lamb波信号峰值点的幅值(AMP)与传播时间(ToF)特征,由柯西隶属度函数定义了改进的信号健康度指标及相应的损伤指标,并评估了健康度指标和损伤指标随裂纹扩展的变化趋势。最后,结合损伤概率成像方法,融合Lamb波激励-接收路径的所有损伤指标,近似表征了裂纹长度的变化,验证了该方法的可行性和有效性。