基于概率损伤算法的铝板电磁超声Lamb波扫描成像

A_0模态Lamb波具有波长短、检测灵敏度高等特点,可在板结构中实现大范围、高效率的损伤检测和监测。设计并制作了一种指向性的A_0模态电磁声传感器,其由印制于柔性电路板上的回折线圈和马蹄形磁铁组成。试验验证了所设计的传感器可在铝板中有效地激励出单一的A_0模态。为了实现铝板中缺陷的检测与重构,提出了一种基于EMAT(电磁声传感器)的Lamb波扫描成像技术,对铝板中不同形状的预制模拟缺陷进行扫描检测。对各扫描路径下检测信号的直达波进行虚拟时间反转计算,提取不同路径下的损伤指数,并结合损伤概率成像算法和数据融合方法,实现了预制模拟缺陷的定位和重构,成像结果与缺陷实际位置和形状非常吻合。

结构裂纹损伤的Lamb波层析成像监测与评估研究

结构健康监测研究中,板壳类结构裂纹损伤监测一直是研究的热点。采用基于相关性分析的概率损伤重构算法(Reconstruction algorithm for probabilistic inspection of damage,RAPID),对结构裂纹损伤监测进行研究。利用RAPID算法中采用信号之间的差异性进行损伤识别和重构,克服了Lamb波复杂多模传播特性对信号分析的影响。在此基础上提出一种改进的RAPID算法,根据裂纹损伤对Lamb波监测信号的反射及散射作用,通过校正损伤区域中裂纹方向上的信号差异系数值(Signal difference coefficient,SDC),强化裂纹方向上的重构图像信息,实现对裂纹损伤的图像重构,并由接收端SDC分布图评估出裂纹的长度。试验结果表明,该方法能较为准确地实现对裂纹损伤的直观图示,重构出的裂纹层析图像能很好地反映裂纹的信息,实现方向及长度的评估,可用于对裂纹损伤的定量评估和扩展监测。

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.