[發明專利]一種基于高靈敏度融合指標的復合材料層合板分層損傷識別方法

有效

• 申請號: 201710705189.8
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107256322B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發明（設計）人: 王曉軍;劉鑫;王磊;蔡逸如;樊維超
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

1.一種基于高靈敏度融合指標的復合材料層合板分層損傷識別方法，其特征在于，實現步驟如下：

步驟一：分別對無損傷復合材料層合板和有損傷復合材料層合板進行一定約束條件下的模態分析，提取層合板表面特征提取節點的模態頻率、模態應變和模態位移響應信息；

步驟二：利用提取到的模態頻率、模態應變和模態位移信息，構建應變模態指標I_COSMAC和模態柔度指標ΔF：

ΔF＝F_d-F_u

其中，I_COSMACr(k)是k點的r階應變模態指標，δ(k)是反映局部特征變量的局域值，表示對節點k與其鄰域δ(k)內其它節點求和；和分別是損傷前后應變模態在i點的z向分量，F_d是含損傷結構的模態柔度，F_u是無損傷結構的模態柔度；

步驟三：分別對無損傷復合材料層合板和有損傷復合材料層合板進行一定約束條件和載荷條件下的靜力分析，提取層合板表面特征提取節點的靜力應變響應信息；

步驟四：利用提取到的靜力應變響應信息，構建靜力應變指標J_COSMAC：

其中，是k點的靜力應變指標，δ(k)是反映局部特征變量的局域值，表示對節點k與其鄰域δ(k)內其它節點求和，和分別是損傷前后靜力應變在i點的分量；

步驟五：分別利用應變模態指標、模態柔度差指標和靜力應變指標對含分層損傷的復合材料層合板進行損傷識別，并對各指標進行損傷位置和損傷面積靈敏度測試；

步驟六：基于信息融合技術及各指標對不同分層損傷位置、面積識別結果的特點，構建高靈敏度分層損傷識別指標HSFI，并基于該指標對含分層損傷復合材料層合板進行有噪聲和無噪聲情況下的損傷識別。

2.根據權利要求1所述的一種基于高靈敏度融合指標的復合材料層合板分層損傷識別方法，其特征在于：所述步驟一中無損模型和有損模型的有限元模型的網格劃分應一致，且模態計算時應考慮結構的實際邊界條件，給無損模型和有損模型施加相同的邊界條件。

3.根據權利要求1所述的一種基于高靈敏度融合指標的復合材料層合板分層損傷識別方法，其特征在于：所述步驟二中模態柔度差的計算所使用的結構模態柔度F可表示為：

其中，為n階模態位移，w為結構模態頻率，表示節點及其鄰域內k個節點的模態柔度求和。

4.根據權利要求1所述的一種基于高靈敏度融合指標的復合材料層合板分層損傷識別方法，其特征在于：所述步驟三中進行靜力分析時，無損結構、有損結構需施加相同的靜載荷，且需考慮不同載荷大小、位置工況，以提高靜力應變指標的識別敏感度。

5.根據權利要求1所述的一種基于高靈敏度融合指標的復合材料層合板分層損傷識別方法，其特征在于：所述步驟四中計算所用的應變應為層合板所在平面內應變變化最大方向的應變，鄰域δ(k)大于等于3時可獲得較好的識別結果。

6.根據權利要求1所述的一種基于高靈敏度融合指標的復合材料層合板分層損傷識別方法，其特征在于：所述步驟五應變模態指標和靜力應變指標對分層位置敏感而對分層面積不敏感，在大面積分層時這兩個指標幾乎失效；模態柔度差指標的一階導對分層損傷有更好的識別效果，對分層面積較敏感而對分層位置識別效果欠佳。

7.根據權利要求1所述的一種基于高靈敏度融合指標的復合材料層合板分層損傷識別方法，其特征在于：所述步驟六中對模態應變指標、模態柔度指標和靜力應變指標進行噪聲條件下的損傷識別時噪聲水平設為2％。