[發明專利]一種三維復雜構件局部損傷的在線檢測方法

無效

• 申請號: 200810017969.4
• 申請日: 2008-04-15
• 公開（公告）號: CN101271057A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 左宏;陳宜亨
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N19/08
• 分類號: G01N19/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司
• 代理人: 朱海臨

技術領域

本發明涉及一種三維復雜結構件局部損傷的在線檢測方法。

背景技術

大量的工程結構在制造及使用過程中由于制造缺陷或各種復雜及疲勞載荷的作用，往往在其局部產生不同程度的微小缺陷群或裂紋群，造成結構剩余強度的下降，進而導致結構使用壽命的縮短。工程上如罐體在制造及運輸安裝過程中可能受到的撞擊，航空航天器中的曲梁等結構在使用過程中局部應力集中部位可能產生的疲勞微裂紋損傷等等。這類損傷的共同特點是結構復雜，形成的微缺陷在疲勞載荷及其他環境影響下會發生演化擴展，導致局部材料的剛度及強度的劣化。

盡管針對結構材料的這類損傷已經進行了長期的、大量的研究，也建立了諸多的諸如剛度或柔度的理論。結構損傷的評定及檢測在典型情況及實驗室中得到了極大的發展。但是工程中大量的結構損傷現象都無法脫離整體結構而進行簡單的試驗及實驗室的評定。針對復雜結構的局部損傷，基于結構的無損在線評定或檢測方法就顯得極其重要。然而這方面的研究及試驗工作目前并未見有詳細報道。

M積分可以準確地描述結構材料中微缺陷型損傷對整體結構的影響。同時，M積分又與由于微缺陷或微裂紋群的形成而導致的結構總勢能的變化量有確定的對應關系。同時其又具有路徑無關積分的性質。另一方面，針對簡單的裂紋情況，M積分從微觀裂紋尺度上又可以有效地與裂紋尖端的能量釋放率以及應力強度因子聯系起來。可以用來評估裂紋的演化過程。因此，M積分用來評估結構材料的損傷及演化，具有不受結構復雜程度影響及結構尺寸影響的優勢，成為目前為止較好的結構材料損傷參數。

然而，要將M積分更好地應用在結構材料的損傷在線檢測中，還需要克服該參數受外加載荷的變化而變化這一非結構材料本征參數的影響。

發明內容

本發明為了克服M積分受外加載荷的變化而變化這一非結構材料本征參數的影響，提出了一種基于間接測量系統相對總勢能的改變參量H來獲得復雜結構材料損傷程度的在線無損測量方法。

為達到以上目的，本發明是采取如下技術方案予以實現的：

一種三維復雜構件局部損傷的在線檢測方法，包括下述步驟：

a.針對于三維復雜構件中存在的各種形式的微缺陷群的損傷情況，利用便攜式載荷施加裝置在所關心方向上跨過微缺陷區施加不會造成損傷進一步加劇的一對張開載荷，同時測量該對張開載荷作用點沿載荷方向上的長度的改變量Δ₁，得到針對于該加載情況的載荷——位移曲線L1；

b.選擇接近于該微缺陷群區的無微缺陷的區域，使該部分的尺寸及材料參數與微缺陷群區的大致相同，進行與步驟(1)微缺陷群區相同方法相同載荷的加載及測量，從而得到無微缺陷區的載荷——位移曲線L0；

c.通過計算同一載荷下兩條曲線所圍成的面積，即可獲得相對于該載荷下由于局部損傷的存在而引起損傷區的總勢能U₁，和無損傷存在時結構中的總勢能U₀。進而根據下式得到總勢能的相對改變量H：

H=M2U0=U1-U0U0=U1U0-1---(2).]]>

上述方案中，所述的式(2)中的M積分等于系統中由于缺陷的形成而導致的總勢能的改變量的兩倍，即：

M＝2(U₁-U₀)????????????????????(1)。

基于本發明提出的結構材料損傷評定參數H來獲得復雜結構材料損傷程度的在線無損測量方法，具有測量準確度高、適用不同形狀及大小的各種缺陷、測量過程簡便的特點。