基于智能材料结构的几种损伤评价方法

材料或结构的损伤评价 ,由于其密切联系实际应用而一直受到广泛关注。参考了国内外最新研究成果 ,在对工程材料结构损伤评价常规方法作简述的基础上 ,着重介绍了基于智能材料结构的光纤传感、应力波和高频机械阻抗技术及其在工程中的应用 ,并讨论了研究中存在的一些问题以及进一步的工作。

智能材料结构的研究现状及未来发展

智能材料结构是一门由多学科高度交叉的新兴前沿学科,其发展潜力巨大,应用前景广阔,现已成为国际上的研究热点之一。对智能材料结构的研究现状进行了阐述,对智能材料结构的关键技术进行了分析,并对其未来发展进行了展望。

智能材料结构中的几种无损检测新技术

材料或结构的无损检测技术 ,由于其密切联系实际应用而一直受到广泛关注。本文在参考国内外最新研究的基础上 ,对工程材料结构的损伤检测方法作了简要综述 ,着重介绍了智能材料结构中的应力波因子技术、高频机械阻抗技术和空心光纤传感技术 。

一种高精度航空结构多主体协作冲击定位方法

为了提高结构冲击载荷定位的精度和实时性,针对声发射和逆问题分析两类方法的优点和不足,结合多主体技术提出了一种高精度航空结构多主体协作冲击定位方法。两类冲击定位方法自主并行工作,通过黑板协作融合,彼此通信交互消息,参考优化定位结果,保证位置精度的同时提高了实时性。在大型航空铝板上的实验表明,该冲击载荷定位方法快速有效,具有很好的鲁棒性。

智能材料结构中的压电应变传感技术

应变测量是智能材料结构实现其健康监测、振动控制和形状控制等功能的基础。本文介绍智能材料结构中新近发展起来的几种采用压电传感元件的应变测量技术，其中包括压电应变片技术、自传感驱动技术、模态传感与空域滤波技术、分布式传感器阵列以及自屏蔽措施等。

智能材料结构损伤的分形神经网络诊断方法

针对智能复合材料的损伤诊断问题提出了采用人工神经网络将材料结构表面上的裂纹与材料内部的应力变化相结合的诊断方法。光纤珐珀传感器的小体积和高精度使之很适合于埋置在复合材料内部感受材料内部应力变化。而材料结构表面的裂纹是其内部受损伤的外在表现 ,根据裂纹在结构表面上的分布特征用分形的方法把表面的裂纹量化 ,获得其分维值 ,和内部的应力变化一起作为特征值输入到神经网络 ,利用神经网络的非线性处理能力进行在线的材料损伤识别。在一块 3 5cm× 3 5cm的复合材料试件上的实验结果表明这一方法是可靠的、有效的 。

测控技术在智能材料结构研究中的应用

智能材料结构中的测控技术涉及传感器、驱动器、信号信息处理单元及通信技术等多项关键技术。测控技术的发展为智能材料结构的诞生创造了条件，它的进一步发展也将为智能材料结构的真正应用打下基础。

基于分形理论的智能材料结构的损伤诊断

针对智能复合材料的损伤诊断问题,提出了采用人工神经网络将材料结构表面上的裂纹与材料内部的应力变化相结合的诊断方法。光纤法珀传感器的小体积和高精度适合于埋置在复合材料内部感受材料内部应力变化。而材料结构表面的裂纹是其内部受损伤的外在表现,根据裂纹在结构表面上的分布特征用分形的方法把表面的裂纹量化,获得其分维值,和内部的应力变化一起输入到神经网络,利用神经网络的非线性处理能力进行在线的材料损伤识别。在一块35cm×35cm的复合材料试件上的实验结果表明,此方法是可靠的、有效的,完全可以进行材料损伤的在线监测以及进一步的材料寿命预测。

航空结构健康监测的压电夹层设计

根据智能夹层思想和真实航空飞行器结构特点,研究了面向航空结构健康监测的压电夹层技术,并将该技术应用到了某无人机机翼盒段结构健康监测验证实验中。实验结果表明:压电夹层工作性能稳定,寿命长,压电元件的一致性良好,抗干扰、串扰能力较好,该技术对于结构健康监测技术实用化具有推动作用。

多传感器信息融合技术及其在智能材料结构中的应用

多传感器信息融合技术是对多传感器信号处理的一种有效方法,在军事和民用领域中有着广阔的应用前景,本文主要论述了多传感器信息融合技术的分类和多传感器信息融合技术的数据处理方法。并在此基础上,对多传感器信息融合技术在智能材料结构中的应用进行了研究。

航空开关磁阻发电机双通道容错性能研究

12/8结构开关磁阻发电机(SRG)系统可以实现双通道工作,在一个通道故障时能够实现单通道容错工作模式,以提高电源系统的可靠性。但由于两个通道之间存在强耦合,当系统单通道容错运行时电机性能将受到影响。通过建立12/8结构双通道开关磁阻发电机系统的数学模型,仿真分析不同工作模式下绕组电感和不同通道间绕组互感对电机性能的影响。提出一种新的绕组连接方案,实现了两个通道之间的解耦,以提高系统单通道容错运行时的电机性能。最后实验验证了理论和仿真分析的正确性以及该方案的有效性。

基于超声相控阵的材料结构健康监测实验研究

研究利用超声相控阵技术进行结构损伤识别和成像的实验方法,通过控制信号的时间延迟而控制波束指向,实现对结构的多方位扫描,利用相控阵技术使信号在损伤处聚焦而使损伤信号能量增强,从而提高信号的信噪比,利用损伤图象显示损伤识别结果。实验研究证明该方法能够有效识别结构中损伤,识别精度较高。

光纤埋人碳纤维复合材料结构的实验研究

介绍了保偏光纤埋人碳纤维复合材料结构成型后光学性能的变化、将光纤埋人碳纤维复合材料结构时遇到的一些问题及为提高光纤成活率所采取的措施等的实验研究结果。

航空用大功率模块电源的设计及关键技术应用研究

采用模块电源构成飞机高压直流电气系统的二次电源分布式系统,可提高供电可靠性和供电质量。针对模块电源的高功率密度、高可靠性的发展趋势,探讨了模块电源的封装结构和热设计,研究了表面组装技术、平面变压器技术、尖峰抑制器技术和模块并联技术等关键技术在模块电源的应用。采用三维叠层封装结构,在实验室完成28V／36A输出航空用模块电源样机,给出了模块电源的实验结果。

光纤智能复合材料结构的研究

本文介绍了一种光纤智能复合材料结构的研究情况。在这种智能复合材料结构中，采用了偏振型光纤传感器构成了载荷自诊断系统、液芯光纤组成了损伤自诊断自修复系统。此外，在结构中还埋置了形状记忆合金丝网络，对增强结构强度、改善自修复的质量均起到了良好的作用。

基于重复控制技术的单相航空静止变流器的研究

针对航空静止变流器带非线性负载造成的输出电压波形畸变问题,分析了采用重复控制技术的单相静止变流器控制模型和补偿器的数学表达形式。给出了控制器参数的频域设计方法。通过单相500VA/400Hz静止变流器的原理样机实验,其结果表明此分析设计方法是正确可行的。同时也验证了采用重复控制技术解决航空静止变流器带非线性负载时的输出波形畸变问题是行之有效的。从而为三相大功率航空静止变流器的研制打下了良好的基础。

碳敷层光纤在碳纤维复合材料智能结构中的应用

在碳纤维复合材料结构的固化过程中 ,埋入其中的光纤将承受恶劣的环境 ,这将使光纤的光学性能发生变化 ,从而影响碳纤维智能复合材料结构中光纤传感系统的性能。文中对多种光纤进行了试验研究 ,在碳纤维复合材料固化过程中 ,发现普通敷层光纤的性能发生变化 ,而碳敷层光纤的性能不会发生变化 ,并对这些现象的原因进行了初步讨论 。

适用于航空变频电网的串联混合有源电力滤波器

研究了一种适用于航空变频电网的串联混合有源电力滤波器。该滤波器由有源滤波部分和无源滤波部分构成。有源部分采用了基波电流控制策略,因而有源滤波部分可等效为对基波呈现零感抗而对谐波呈现高感抗的电感。无源滤波部分采用了电容器结构。利用有源部分的等效电感和无源部分电容的LC滤波特性,该串联混合有源电力滤波器既可实现有源电力滤波器上的基波零压降,又可实现变频电网的谐波抑制。文中给出了该LC滤波参数的设计原则。遵照LC设计原则进行的实验证明了该串联混合有源电力滤波器具有结构简单,适用频率范围宽,谐波抑制效果好等优点。

多重分形的智能材料损伤诊断应用

多重分形谱所蕴含的信息比单一的分数维要深刻而全面 ,在解决实际问题中多重分形主要用来描述物理量不均匀的随机概率分布。在智能复合材料有损伤前后其内部状态从平衡到不平衡 ,再到更高层次的平衡过程中受力的空间分布发生变化 ,利用多重分形方法将这一不平衡程度进行量化 ,多重分形谱Dq-q从平缓到陡峭的变化反映了分形结构复杂性的增加 ,反映了材料内部应力分布不均匀性的增加。数据仿真计算结果和对在一块埋置有 5× 5传感光纤阵列的复合材料试件实测数据的计算结果表明该方法的有效性与实用性。

3kVA高频软开关航空静止变流器并联模块研究

采用公用电压外环方案 ,实现了三台 1 k VA基于高频零电压开关航空静止变流器模块的并联输出。三台航空静止变流器模块均为电压、电流双环控制 ,通过公用电压调节器稳定并联系统的输出电压及频率 ,同时产生统一的模块电流给定信号。各并联模块工作于电流跟踪模态 ,从而实现各航空静止变流器模块的均流并联。该并联方案仅有一条均流控制线连接且无须外加均流控制电路 ,不需要输出隔离变压器以及复杂的均流控制电路 ,具有简单可靠、均流精度高、体积小、重量轻和组合方便等优点 ,可以有效地提高航空静止变流器的可靠性。