[發(fā)明專利]一種監(jiān)測(cè)各向異性材料裂紋損傷的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510271766.8
• 申請(qǐng)日: 2015-05-25
• 公開（公告）號(hào): CN104880511B
• 公開（公告）日: 2020-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜朝亮;楊海楠;胡婷萍;卿新林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司北京民用飛機(jī)技術(shù)研究中心;中國(guó)商用飛機(jī)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01N29/04
• 分類號(hào): G01N29/04
• 代理公司: 中國(guó)航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

本發(fā)明屬于各向異性材料的監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種監(jiān)測(cè)各向異性材料裂紋損傷的方法。所述的方法使用兩個(gè)以上傳感器單元，一個(gè)傳感器單元內(nèi)的任一傳感器發(fā)射信號(hào)，與該傳感器單元臨近的傳感器單元內(nèi)三個(gè)傳感器接收信號(hào)，將接收到的信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)相減得到裂紋損傷散射信號(hào)，計(jì)算得出一條關(guān)于裂紋端點(diǎn)的曲線；使用相同方法，得出另一條關(guān)于裂紋端點(diǎn)的曲線，兩條曲線的交點(diǎn)即為裂紋的一個(gè)端點(diǎn)；選擇其他傳感器單元，使用相同方法得到裂紋的另一端點(diǎn)。本方法不需要假定被監(jiān)測(cè)對(duì)象為各向同性結(jié)構(gòu)，適合目前越來越廣泛應(yīng)用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料和變厚度材料等各向異性結(jié)構(gòu)的裂紋損傷定位和定量化監(jiān)測(cè)，為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)帶來了更高的精確性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于各向異性材料的監(jiān)測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種監(jiān)測(cè)各向異性材料裂紋損傷的方法。

背景技術(shù)

結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)技術(shù)能大幅度地降低飛機(jī)結(jié)構(gòu)的維護(hù)成本、提高飛機(jī)的安全性。其中飛行時(shí)間法可以通過散射信號(hào)對(duì)裂紋的兩個(gè)尖端進(jìn)行定位，從而確定損傷的尺寸，實(shí)現(xiàn)損傷的定量化。但是，對(duì)于復(fù)合材料而言，很多都是各向異性材料，導(dǎo)波在不同方向上的傳播速度不同。同時(shí)，即使材料本身是各項(xiàng)同性材料，如果材料的厚度發(fā)生變化的話，波在不同方向傳播的速度也會(huì)不同。這樣使用飛行時(shí)間法進(jìn)行損傷定位和定量就會(huì)存在一定誤差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題為：提供一種監(jiān)測(cè)各向異性材料損傷的方法，提高損傷定位和定量的精度。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：所述的方法使用兩個(gè)以上的傳感器單元，每個(gè)傳感器單元包括三個(gè)傳感器，由一個(gè)傳感器單元的任一傳感器發(fā)射信號(hào)，由與該傳感器單元臨近的另一傳感器單元的三個(gè)傳感器接收信號(hào)，將接收到的信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)相減得到裂紋損傷散射信號(hào)，假定信號(hào)到一個(gè)傳感器單元的三個(gè)傳感器的傳播速度相同，根據(jù)得到的三個(gè)裂紋損傷散射信號(hào)計(jì)算得出一條關(guān)于裂紋端點(diǎn)的曲線；使用相同方法，使上述接收信號(hào)的傳感器單元發(fā)射信號(hào)，另一傳感器單元接收信號(hào)，得出另一條關(guān)于裂紋端點(diǎn)的曲線，兩條曲線的交點(diǎn)即為裂紋的一個(gè)端點(diǎn)；選擇臨近的其他傳感器單元，使用相同方法得到裂紋的另一端點(diǎn)，由此得到的兩個(gè)端點(diǎn)即可確定裂紋的準(zhǔn)確位置和尺寸。

作為本技術(shù)方案的一種改進(jìn)，通過在已知損傷點(diǎn)的試驗(yàn)件上初步試驗(yàn)，根據(jù)損傷定位精度要求，確定傳感器單元內(nèi)三個(gè)傳感器的最優(yōu)相互間距。通過反向試驗(yàn)的方法，能夠準(zhǔn)確的找出三個(gè)傳感器之間的最優(yōu)位置關(guān)系，并且成本較低，為后續(xù)的檢測(cè)打好了基礎(chǔ)。并且，由于檢測(cè)和反向試驗(yàn)針對(duì)的構(gòu)件和環(huán)境基本相同，所以這一方法得到的結(jié)果也更加可靠。

所述的方法包括如下步驟：

步驟一，在沒有損傷的結(jié)構(gòu)上，采集所有傳感器的基準(zhǔn)信號(hào)；

在待檢測(cè)區(qū)域內(nèi)安裝兩個(gè)以上傳感器單元，并在檢測(cè)區(qū)域內(nèi)建立坐標(biāo)系，設(shè)裂紋一個(gè)端點(diǎn)的坐標(biāo)為(x_o,y_o)；

步驟二，在待檢測(cè)結(jié)構(gòu)件上，使其中一個(gè)傳感器單元內(nèi)任一傳感器發(fā)射信號(hào)，與該傳感器單元相近的傳感器單元內(nèi)的所有傳感器接收信號(hào)，接收到的信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)相減得到裂紋損傷散射信號(hào)；

步驟三，根據(jù)步驟三中得到的裂紋損傷散射信號(hào)計(jì)算得到一條關(guān)于x_o和y_o的曲線；

步驟四，讓步驟三中接收信號(hào)的傳感器單元中任一傳感器發(fā)射信號(hào)，另一傳感器單元中所有傳感器接收信號(hào)，接收到的信號(hào)與基準(zhǔn)信號(hào)相減得到裂紋損傷散射信號(hào)；

步驟五，根據(jù)步驟四中得到的裂紋損傷散射信號(hào)得到另外一條關(guān)于x_o和y_o的曲線，求出與步驟三中得到曲線的交點(diǎn)，即為裂紋的一個(gè)端點(diǎn)；

步驟六，選擇另一組傳感器單元，重復(fù)步驟二、三、四和五，得到損傷裂紋的另一端點(diǎn)。