[發明專利]一種基于梯形陣列的非線性導波復合材料損傷定位方法

有效

• 申請號: 202110642883.6
• 申請日: 2021-08-13
• 公開（公告）號: CN113390967B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 王強;馮瑤
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/12;G01N29/24;G01N29/44
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 孫永生

1.一種基于梯形陣列的非線性導波復合材料損傷定位方法，其特征是，包括如下步驟：

步驟1：獲取試件，在試件結構上布置一組壓電片組成梯形激勵/傳感陣列；

步驟2：選擇最佳激勵頻率；

步驟3：從梯形激勵/傳感陣列路徑的交叉點中隨機選取一個位置進行裂紋加工，模擬損傷的發生，采集損傷前后各條路徑的信號，并利用頻譜獲取信號的基波幅值和二次諧波幅值；

步驟4：計算損傷前后各條路徑上的非線性特征參數；

步驟5：根據各條路徑上非線性特征參數的變化對結構上的損傷位置進行確定；

所述步驟1，包括以下步驟：

步驟1.1：在所述結構上選擇一片區域作為待測區域；

步驟1.2：選擇多個壓電片，將其粘貼在結構表面的待測區域內，布置方式采用梯形布置法；

所述步驟2，包括以下步驟：

步驟2.1：由于Lamb波在低頻范圍內只存在S0模式和A0模式，不同的激勵頻率可激發出不同的Lamb模式，通過計算機上的Labview軟件激發出窄帶正弦調制信號，其激勵頻率由高到低，以一定的頻率為間隔頻率，記錄不同頻率下的傳感信號S0模式和A0模式直達波的幅值；

步驟2.2：從激勵頻率中選取最佳激勵頻率，使得S0模式在信號中占據主導地位；

步驟2.3：根據材料的相速度頻散曲線，所述最佳激勵頻率需要滿足其基頻信號的相速度和二倍頻的相速度近似相等；

所述步驟3，包括以下步驟：

步驟3.1：在結構健康狀態下，選定梯形激勵/傳感陣列上面的壓電片作為激勵元件，下面的壓電片作為傳感元件，采集健康狀態下各條路徑的傳感信號；

步驟3.2：從梯形激勵/傳感陣列路徑的交叉點中隨機選取一個位置進行裂紋加工，模擬損傷的發生；

步驟3.3：在結構損傷狀態下，選定梯形激勵/傳感陣列上面的壓電片作為激勵元件，下面的壓電片作為傳感元件，采集損傷狀態下各條路徑的傳感信號；

步驟3.4：利用頻譜獲取損傷前后各條路徑上信號的基波幅值和二次諧波幅值；

所述步驟4，包括以下步驟：

將步驟3中所得到的損傷前后各條路徑上信號基波幅值和二次諧波幅值帶入到公式(1)中，計算非線性特征參數：

其中，A1為信號的基波幅值，A2為信號的二次諧波幅值；

所述步驟5包括以下步驟：

將步驟4所獲取的損傷前后各條路徑的非線性特征參數進行對比，根據非線性特征參數的變化情況對結構上的損傷進行定位，當結構出現損傷后，各條路徑上的非線性特征參數均會增大，且距離損傷位置越近，路徑上非線性特征參數的增長率越大，以此判定損傷在二維平面內的位置。