[發明專利]一種材料損傷定位裝置、定位方法及驗證方法

在審

• 申請號: 202110783061.X
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113533531A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發明（設計）人: 袁梅;梅帥杰;董韶鵬;崔晉;趙涓如;屈玉豐;許犇;李天源
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學;北京航空航天大學寧波創新研究院
• 主分類號: G01N29/14
• 分類號: G01N29/14;G01N29/22
• 代理公司: 北京鼎承知識產權代理有限公司 11551
• 代理人: 柯宏達;王銘珠

發明公開了一種材料損傷定位裝置、定位方法及驗證方法，定位裝置至少兩個傳感器組，每個傳感器組均包括至少三個聲發射傳感器，在距離待測區域第一預設距離位置處設置有第一傳感器組，在距離待測區域第二預設距離位置處設置有第二傳感器組；位置計算模塊，與傳感器組中的聲發射傳感器連接，通過傳感器組接收到的信號計算損傷位置。本公開所需成本低，不需要耗費較多的人力物力，設備簡單，傳感器數量少，傳感器布局簡單，定位范圍廣，無需先驗知識，適用于復合材料，相比較于目前的定位算法來說，無需知道各向異性的復合材料中損傷信號傳播速度分布以及模態，且無需求解非線性系統方程。

技術領域

本公開屬于材料損傷定位技術領域，具體涉及一種材料損傷定位裝置、定位方法及驗證方法。

背景技術

復合材料層合結構具有比強度高、比剛度大及材料性能可設計等一系列優點，是大型民用飛機理想的結構材料，在航空、航天等領域的應用越來越廣。復合材料復雜的結構不僅帶來優越的性能，也在別的方面造成負擔。與傳統的均勻材料不同，復合材料在長期疲勞載荷及意外沖擊載荷的作用下一旦發生損傷，承載能力會迅速下降，且由于其在失效之前幾乎不會發生明顯變形，傳統的損傷檢測方式如目視檢查或者敲打檢查很難發現其內部存在的損傷。

發明內容

為了解決上述技術問題中的至少一個，本公開第一目的在于提供了一種路徑布局簡單，傳感器數量少，所需成本低但能夠具備較高精度達到復雜結構的損傷定位效果的材料損傷定位裝置。

本公開的第二目的在于提供一種根據上述材料損傷定位裝置的定位方法；

本公開的第三目的在于提供一種根據上述材料損傷定位裝置定位方法的驗證方法。

為了實現本公開的第一目的，本公開所采用的技術方案如下：

一種材料損傷定位裝置，包括:

至少兩個傳感器組，兩個傳感器組分別為第一傳感器組和第二傳感器組，在距離待測區域第一預設距離位置處設置有第一傳感器組，在距離待測區域第二預設距離位置處設置有第二傳感器組，每個傳感器組均包括至少三個聲發射傳感器，聲發射傳感器能夠接收到損傷位置的回聲信號；

位置計算模塊，與傳感器組中的聲發射傳感器連接，識別同組內聲發射傳感器接收到信號的時間差計算損傷位置。

可選地，一個傳感器組包括三個聲發射傳感器時，同一組內的三個聲發射傳感器布置在直角三角形的三個頂點上。

可選地，一個傳感器組包括四個聲發射傳感器時，同一組內的四個聲發射傳感器布置在正方形的四個頂點上，或布置在直角Z字型的四個頂點上。

可選地，所述聲發射傳感器包括共用聲發射傳感器和非共用聲發射傳感器，其中共用聲發射傳感器屬于多個傳感器組，非共用聲發射傳感器屬于其中一個傳感器組，一個傳感器組包括至少一個非共用聲發射傳感器。

可選地，所述傳感器組與待測區域相對角度在20～70度之間。

可選地，所述第一預設距離和第二預設距離在均大于等于500mm。

為了實現本公開的第二目的，本公開所采用的技術方案如下：

一種根據上述材料損傷定位裝置的定位方法，包括：

接收聲發射傳感器的信號，計算至少兩組傳感器組與損傷位置之間的方位角度；方位角度通過同組內聲發射傳感器接收到信號時間差計算；

傳感器位置坐標向對應方位角度方向具有虛擬射線，計算兩條虛擬射線交點的坐標，交點坐標位置即為損傷位置。

可選地，傳感器組與損傷位置之間的方位角度通過以下公式計算：