[發(fā)明專利]一種輕材點陣夾芯結(jié)構(gòu)高頻動態(tài)響應(yīng)測試方法

有效

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• 申請日: 2020-07-27
• 公開（公告）號: CN111964857B
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馮侃;趙倩
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01H9/00
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種輕材點陣夾芯結(jié)構(gòu)高頻動態(tài)響應(yīng)測試方法，基于模態(tài)參數(shù)的無損檢測方法，利用非接觸式激光測振儀對點陣結(jié)構(gòu)的但側(cè)面板進行全場動態(tài)掃描。通過用matlab對時域信號進行信號處理，得出高頻激勵下的頻響函數(shù)，由頻響函數(shù)的共振峰得出局部共振頻率，做出共振頻率下的振型圖即可實現(xiàn)損傷識別的目的。通過數(shù)值模擬與實驗檢測結(jié)果均表明，采用高頻激勵檢測技術(shù)，能快速有效的對結(jié)構(gòu)中損傷進行定位識別。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高頻動態(tài)響應(yīng)的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測方法。

背景技術(shù)

點陣夾芯結(jié)構(gòu)作為一種具有超輕質(zhì)、高比強度、高比剛度、超強韌等性能新型多功能材料，廣泛應(yīng)用于航空航天、交通運輸、國防軍事等領(lǐng)域。作為典型的多孔材料，點陣材料的密度遠低于傳統(tǒng)的固體材料，采用點陣復(fù)合夾芯結(jié)構(gòu)可以比相同性能的傳統(tǒng)金屬結(jié)構(gòu)質(zhì)量輕70％。點陣夾芯結(jié)構(gòu)是理想的抗爆炸、彈道沖擊的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。利用點陣夾芯結(jié)構(gòu)來代替現(xiàn)有的軍事裝甲結(jié)構(gòu)便可在保證強度一定時減輕重量并有效提高結(jié)構(gòu)對彈道和爆炸沖擊的保護目前大多數(shù)研究均著重于結(jié)構(gòu)的動態(tài)響應(yīng)彈道沖擊和爆炸產(chǎn)生的沖擊波的沖擊。由于點陣材料構(gòu)型復(fù)雜，在制造或使用過程中容易形成各類損傷，如桿件的脫焊等典型損傷，這將降低材料的力學承載性能，威脅結(jié)構(gòu)的整體安全性。結(jié)構(gòu)損傷檢測技術(shù)目前已經(jīng)比較成熟，如采用導(dǎo)波檢測技術(shù)，相控陣檢測技術(shù)等。但對于具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的點陣材料，相關(guān)的文獻及檢測方法并不多。

目前針對于點陣結(jié)構(gòu)損傷評估的研究，均是采用低階振型進行識別，一方面是由于高頻振動難以激勵，另一主要原因是結(jié)構(gòu)的高頻響應(yīng)非常復(fù)雜，尤其是對于構(gòu)型復(fù)雜的點陣結(jié)構(gòu)。然而，對于結(jié)構(gòu)中的微小損傷，低頻振動往往難以準確的定位損傷，甚至可能漏檢損傷的存在。因此，對于點陣結(jié)構(gòu)的損傷檢測，迫切的需要對其高頻動態(tài)響應(yīng)進行研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前對于點陣結(jié)構(gòu)檢測方法的不足，本發(fā)明提供了一種基于高頻振動響應(yīng)特性的檢測技術(shù)，使得結(jié)構(gòu)中的損傷能夠更加準確有效的進行定位識別。

本發(fā)明是通過以下步驟實現(xiàn)上檢測技術(shù)目的的。

一種輕材點陣夾芯結(jié)構(gòu)高頻動態(tài)響應(yīng)測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：數(shù)值模擬：用COMSOL對含有脫開耦合點的脫焊損傷的點陣結(jié)構(gòu)以及健康的點陣結(jié)構(gòu)進行數(shù)值模擬，獲得具有脫焊損傷的輕材點陣夾芯結(jié)構(gòu)在高頻激勵下的固有頻率、固有振型；

步驟二：采用壓電片作為激勵器，粘貼在待測輕材點陣夾芯結(jié)構(gòu)件中心；

步驟三：用三聯(lián)通導(dǎo)線分別連接SLDV上的參考信號、響應(yīng)信號接口以及功率放大器，將壓電片用導(dǎo)線與功率放大器連接；

步驟四：打開SLDV，調(diào)整探頭位置，采用中心頻率為8kHz、頻帶為7kHz-9kHz的四峰波為激勵信號；

步驟五：對測量區(qū)域進行自動掃描測試，得到單側(cè)面板在激勵頻率下的振動信號。

步驟六：提取振動信號，用MATLAB處理實驗數(shù)據(jù)，得出待測輕材點陣夾芯結(jié)構(gòu)的固有振型，基于得到的固有振型圖形與步驟一所得模型識別并定位出損傷的位置及類型。

進一步地，步驟一中，在模擬時，采用脫開耦合點進行模擬，對上下兩層面板的四邊均設(shè)為簡支邊界，首先，單獨計算與脫焊點相鄰的幾個焊點組成的局部區(qū)域的固有頻率；然后，用以該局部區(qū)域的基頻為中心頻率的寬頻帶激勵整體結(jié)構(gòu)，得出整體結(jié)構(gòu)的模態(tài)。

進一步地，步驟二中，在試件表面粘貼反光膜。

進一步地，步驟二中，將壓電片布置在被測區(qū)域的中間位置；在待測輕材點陣夾芯結(jié)構(gòu)單側(cè)面板上設(shè)置測量區(qū)域，在測量區(qū)域布置多個測點，相鄰測點等間距設(shè)置。

進一步地，步驟五中，對每個測點重復(fù)測量多次取平均。