复合材料层合板损伤的椭圆环定位损伤概率成像

因复合材料结构的各向异性特性导致导波沿各个方向的传播群波速并不相同,因此传统的采用单一波速的椭圆定位成像算法,对复合材料结构损伤的定位监测具有一定的监测误差。为了提高损伤的定位精度,提出了一种改进的椭圆环定位损伤概率成像算法。该方法首先获得导波在复合材料结构中的传播波速带宽,进一步得到各监测通道的损伤散射峰值时刻,最终基于椭圆环定位损伤概率成像算法,进行损伤的定位监测。通过对复合材料层合板的冲击损伤进行定位监测,将所提成像算法的监测结果与采用不同方向群波速的椭圆定位算法的监测结果进行了对比,对所提方法的有效性进行了验证。实验结果表明:相比于采用单一波速的椭圆定位成像算法,所提成像算法的损伤定位误差小于6.5%。

基于Lamb波混合成像算法的薄板结构损伤定位

针对传统椭圆法和双曲线法对结构损伤定位不精确的问题,提出了一种基于Lamb波的混合成像算法。该算法将椭圆法和双曲线法相结合,在使用相同数量传感器的条件下提高对信号数据的利用率,从而提高损伤定位的精度。通过有限元仿真对该算法进行验证,即建立一个无损伤模型和多个有损伤模型,模拟压电传感器以双面同相的激励方式获得单一模态的Lamb波,从而获得损伤的反射信号。用混合成像算法和传统椭圆法对仿真模型分别进行损伤定位。成像结果对比表明,混合成像算法对损伤的定位更精确,而且在结构有多处缺陷的情况下能检测到传统椭圆法无法识别出的损伤。

基于超声导波的列车转向架结构损伤定位成像研究

转向架构架为列车重要部件,其健康状况直接关系到列车安全运行,而基于超声导波的无损检测技术能够用于结构健康监测。采用导波反演法获取构架材料的体波波速,结合Lamb波频散方程得到构架的Lamb波频散曲线,进而选择激励信号。载荷和构架边界都会使响应导波信号特征变得复杂,使得损伤定位误差增加。为减少时域信号误差的影响,采用完好结构与检测结构的激励信号与相应导波能量谱相关系数进行分析。通过此系数获取检测结构的损伤指数,经权函数对各导波传播路径加权,从而得到损伤概率密度大小,进行损伤定位诊断成像。在构架中分别沿焊接方向以及承载剪切方向引入切槽损伤进行实验测试。结果表明,该方法能够较准确地实现损伤定位。

Lamb波时间反转椭圆定位和层析成像混合技术研究

采用椭圆定位技术和层析成像技术相结合的无损检测方法,并将其运用于板状材料的Lamb波损伤检测和成像中.与传统的单一层析成像技术相比,将椭圆定位技术和层析成像技术相结合,只需在椭圆定位技术确定的范围内选择有效的激励-传感路径进行层析成像,从而排除了多余的检测路径,可以减少数据计算和处理的数量,提高数据利用率和检测效率.此外,由于事先用椭圆定位技术确定了损伤的范围,避免了额外激励-传感路径交叉点处损伤概率值较大的情况,这有效地减少了损伤检测误判情况的发生.通过Abaqus有限元软件的仿真,选择合适的Lamb波激发频率和激发方式,然后布置恰当的传感器网络,结合椭圆定位技术和层析成像技术的概率损伤检测重构算法对损伤进行成像,这有效地提高了损伤的检测效率和成像质量,检测路径和成像计算时间节省率分别在47.6%和47.5%以上.

基于加权PCR证据融合的多传感器Lamb波损伤成像

为提高基于Lamb波损伤定位成像的对比度和可靠性,提出了一种基于证据理论多传感器信息融合的损伤成像方法。基于连续小波变换,确定了传感路径的时间延迟,进而采用椭圆定位法进行损伤成像。以信号时频带能量变化率为指标,确定了传感路径的权重值,提出了一种基于加权比例冲突再分配(Proportional conflict redistribution,PCR)证据融合算法,并以此对多组传感路径的定位成像进行融合。试验结果表明,该方法具有较好的成像对比度,且能降低因部分传感路径时间延迟判断失误对成像结果造成的影响。

基于压电阵列的无波速主动损伤监测方法研究

主动技术在结构健康监测研究中有着不可替代的作用。文章研究了基于压电传感阵列的无波速主动结构健康监测方法,给出了单像素点的损伤概率计算方法及在不计算Lamb波波速的情况下对结构进行主动损伤成像、定位的方法。通过实验,对比了利用波速标定值的传统方法和无波速监测方法的成像定位效果,发现了无波速主动监测方法能有效提高定位精度,提升成像效果,为基于压电阵列的结构健康监测技术提供了一种新的工业应用方法。

基于激光测振仪的薄钢板损伤无损检测方法

基于非接触式激光测振仪的主动兰姆波检测技术,分析了薄钢板损伤的无损检测方法。试验采用单压电片激励,激光测振仪周向阵列接收的检测方式。根据兰姆波在钢板中的传播特性,绘制出相应的频散曲线,确定试验最佳激励参数,进而结合椭圆定位原理和概率成像算法,对激光测振传感器周向阵列采集到的多组信号进行损伤成像。结果表明,该无损检测方法可以有效地检测出损伤,实现损伤的二维成像定位。

基于超声波原理的防渗层渗漏定位模型研究

为解决运营前垃圾填埋场防渗层渗漏定位问题,提出了基于超声波散射特性的高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,HDPE)膜渗漏检测方法。根据超声波通过渗漏位置发生散射导致能量衰减的特性,利用小波分析提取有无渗漏时超声波能量密度参数,依据两种状态下参数定义损伤指数,结合损伤成像实现对HDPE膜渗漏位置定位。实验通过压电片铺设在HDPE膜表面形成检测网络,任意波形发生器控制压电片产生特定超声波信号,采用一发多收方式对检测区域进行扫描。实验结果表明:HDPE膜有、无渗漏的损伤指数至少相差100倍,差异明显。实验实现了模拟渗漏的定位,单渗漏点的最大定位误差为8.4 mm,双渗漏点最大定位误差为13.7 mm,定位误差在可接受范围内。