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基于应力波的复合材料圆柱壳结构损伤概率成像研究 被引量:2
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作者 刘相 严刚 汤剑飞 《复合材料科学与工程》 CAS 北大核心 2021年第9期5-11,共7页
本文对复合材料圆柱壳结构健康监测进行了研究,采用应力波技术结合融合损伤概率成像算法,对损伤进行了监测和识别。首先通过在圆柱壳内壁设置压电传感器阵列,使用多通道阵列扫查系统依次在结构中激励和接收应力波信号;然后分别通过相关... 本文对复合材料圆柱壳结构健康监测进行了研究,采用应力波技术结合融合损伤概率成像算法,对损伤进行了监测和识别。首先通过在圆柱壳内壁设置压电传感器阵列,使用多通道阵列扫查系统依次在结构中激励和接收应力波信号;然后分别通过相关系数分析和盒维数分形分析方法处理信号,计算出不同传感器路径上的损伤指标;最后利用经过坐标变换以及图像融合方法改进的损伤概率成像算法,实现对复合材料圆柱壳结构中损伤的可视化识别。数值仿真和实验研究结果表明,应力波能够有效地监测和识别出复合材料圆柱壳结构中的损伤,所改进的融合概率成像算法能够提高损伤位置识别的精度。 展开更多
关键词 结构健康监测 应力波 损伤指标 融合损伤概率成像 复合材料圆柱壳
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复合材料层合板损伤的椭圆环定位损伤概率成像 被引量:2
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作者 王莉 刘国强 肖迎春 《科学技术与工程》 北大核心 2019年第27期391-396,共6页
因复合材料结构的各向异性特性导致导波沿各个方向的传播群波速并不相同,因此传统的采用单一波速的椭圆定位成像算法,对复合材料结构损伤的定位监测具有一定的监测误差。为了提高损伤的定位精度,提出了一种改进的椭圆环定位损伤概率成... 因复合材料结构的各向异性特性导致导波沿各个方向的传播群波速并不相同,因此传统的采用单一波速的椭圆定位成像算法,对复合材料结构损伤的定位监测具有一定的监测误差。为了提高损伤的定位精度,提出了一种改进的椭圆环定位损伤概率成像算法。该方法首先获得导波在复合材料结构中的传播波速带宽,进一步得到各监测通道的损伤散射峰值时刻,最终基于椭圆环定位损伤概率成像算法,进行损伤的定位监测。通过对复合材料层合板的冲击损伤进行定位监测,将所提成像算法的监测结果与采用不同方向群波速的椭圆定位算法的监测结果进行了对比,对所提方法的有效性进行了验证。实验结果表明:相比于采用单一波速的椭圆定位成像算法,所提成像算法的损伤定位误差小于6.5%。 展开更多
关键词 复合材料 结构健康监测 导波 损伤成像 椭圆环定位损伤概率成像
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航空复合材料板非接触空气耦合超声导波多损伤快速成像方法
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作者 刘远 彭炜亮 +2 位作者 卢超 王杰林 郭双林 《仪器仪表学报》 北大核心 2025年第2期103-115,共13页
航空复合材料作为飞机轻量化的关键技术,在航空领域应用十分广泛。然而,在大型化、复杂化、智能化发展新形势下,复合材料非接触多损伤快速检测技术亟需突破。基于此,提出了基于希尔伯特边际谱和空气耦合超声导波复合路径交叉成像的复合... 航空复合材料作为飞机轻量化的关键技术,在航空领域应用十分广泛。然而,在大型化、复杂化、智能化发展新形势下,复合材料非接触多损伤快速检测技术亟需突破。基于此,提出了基于希尔伯特边际谱和空气耦合超声导波复合路径交叉成像的复合材料多损伤快速成像方法。首先,通过数值模拟分析复合材料板中导波的传播特性,确定超声探头最佳入射角度以及复合材料板中导波的传播模态;其次,为解决多损伤成像易出现伪像的问题,利用空气耦合超声导波进行双正交方向扫描,采集导波沿复合材料纤维铺层方向0°、45°、90°及135°传播时的信号;接着,利用完全集成经验模态分解与自适应噪声算法并结合能量熵对原始信号的本征模态函数进行优选,以提取主要的信号分量,降低噪声的影响,然后,利用希尔伯特边际谱计算优选后信号的能量,确定损伤因子;最后,将损伤因子数组扩充为矩阵,并按正交角度分为两组,组内损伤因子矩阵相加,再组间相乘得到最终损伤图像。试验结果表明,单一损伤最大定位误差为2.3 mm,多损伤定位误差为12.5 mm,同时相较于逐点C扫描效率提高168.9%。所提方法能够有效提升大尺寸试样的检测效率和多损伤定位精度。 展开更多
关键词 复合材料 非接触空气耦合 超声导波检测 损伤快速检测 损伤概率成像
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基于损伤存在概率成像方法的复合材料结构损伤识别 被引量:17
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作者 严宏 周丽 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2012年第13期76-80,共5页
基于小波分析理论和概率统计原理,提出一种损伤存在概率成像方法,对复合材料结构进行在线的健康监测。首先对结构损伤前后Lamb信号进行比较,提取信号的能量特征差异系数,作为损伤指标;然后用概率统计方法判断该损伤指标是由损伤引起的... 基于小波分析理论和概率统计原理,提出一种损伤存在概率成像方法,对复合材料结构进行在线的健康监测。首先对结构损伤前后Lamb信号进行比较,提取信号的能量特征差异系数,作为损伤指标;然后用概率统计方法判断该损伤指标是由损伤引起的还是因环境变化造成的;最后用成像算法给出存在概率图像识别损伤。对复合材料板结构进行实验验证该方法的可行性,具有一定的实际工程应用价值。 展开更多
关键词 损伤指标 小波分析 损伤存在概率成像方法 LAMB波 损伤识别
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基于虚拟时间反转的空气耦合超声板材腐蚀缺陷概率损伤成像 被引量:5
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作者 常俊杰 吴中权 徐洋 《电子测量技术》 北大核心 2022年第2期148-153,共6页
为达到导波非接触式自动化检测,基于空气耦合超声检测技术,利用A0模态lamb波对铝板中预置的0.5 mm和1 mm深度的凹槽模拟的腐蚀缺陷进行正交扫查以获取缺陷的位置信息,分别以lamb波波包的能量和lamb波虚拟时间反转重构信号与原始信号的... 为达到导波非接触式自动化检测,基于空气耦合超声检测技术,利用A0模态lamb波对铝板中预置的0.5 mm和1 mm深度的凹槽模拟的腐蚀缺陷进行正交扫查以获取缺陷的位置信息,分别以lamb波波包的能量和lamb波虚拟时间反转重构信号与原始信号的相关系数为损伤指数来表征缺陷大小,最后基于概率损伤成像方法,使用全乘法对缺陷损伤指数进行融合成像。成像结果显示使用虚拟时间反转算法成像结果要比常规的能量算法成像效果好,结果显示缺陷的位置和形状与实际情况较吻合,对缺陷的深度有较好的区分能力。 展开更多
关键词 空气耦合超声 LAMB波 损伤指数 虚拟时间反转 概率损伤成像
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噪声环境下空耦超声Lamb波铝板扫查成像定量研究 被引量:7
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作者 胡宸 邬冠华 +2 位作者 罗文斌 王剑 曾雪峰 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期120-127,共8页
外界噪声会影响Lamb波的损伤成像结果,针对该问题定义了一种基于EMD-Hilbert变换的损伤因子。首先,使用空气耦合超声在铝板中激励-接收A0模态Lamb波,并沿着2个正交的方向上对待检区域进行扫查来获取接收信号。然后,对信号进行EMD分解,... 外界噪声会影响Lamb波的损伤成像结果,针对该问题定义了一种基于EMD-Hilbert变换的损伤因子。首先,使用空气耦合超声在铝板中激励-接收A0模态Lamb波,并沿着2个正交的方向上对待检区域进行扫查来获取接收信号。然后,对信号进行EMD分解,求出与原信号相关性最大的IMF分量。对其进行Hilbert变换获取包络曲线,并定义包络曲线能量的相对变化为损伤因子。最后,在扫查信号中添加不同信噪比的白噪声来模拟噪声环境,并在模拟噪声环境前、后进行概率损伤成像。结果表明,所提损伤因子能够有效对铝板中的损伤进行成像,且具有一定的抗噪性。与未添加噪声信号的成像结果相比较,其长度定量误差最大为0.8 mm。 展开更多
关键词 铝板 空气耦合超声 LAMB波 概率损伤成像 抗噪
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基于导波监测的复合材料加筋结构冲击后剩余强度预测 被引量:1
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作者 曾钰峻 严刚 芮鹏辉 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第1期124-133,共10页
对应用超声导波在线监测信息评估复合材料加筋结构冲击后剩余强度进行了研究。首先针对所监测的对象设计布置了压电传感网络并构建结构健康监测系统,通过局部信号差分系数计算出不同传感路径上的损伤指标,融合损伤概率成像方法识别损伤... 对应用超声导波在线监测信息评估复合材料加筋结构冲击后剩余强度进行了研究。首先针对所监测的对象设计布置了压电传感网络并构建结构健康监测系统,通过局部信号差分系数计算出不同传感路径上的损伤指标,融合损伤概率成像方法识别损伤位置,测算形状因子以近似表征损伤尺寸。然后构建加筋结构有限元模型,由在线监测结果反馈损伤信息,采用软化夹杂法等效冲击损伤,依据复合材料损伤渐进失效分析理论,预测冲击后加筋结构的剩余极限强度。通过低速冲击、超声导波监测和压缩强度等一系列实验验证了所提出方法的有效性,为结构健康监测最高层次的应用提供基础。 展开更多
关键词 复合材料加筋结构 冲击损伤 超声导波监测 损伤概率成像 剩余强度预测
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基于超声波原理的防渗层渗漏定位模型研究
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作者 陈亚宇 马天行 +4 位作者 陈月 毕士君 李文举 陈鑫宇 孟彩茹 《声学技术》 CSCD 北大核心 2023年第2期213-218,共6页
为解决运营前垃圾填埋场防渗层渗漏定位问题,提出了基于超声波散射特性的高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,HDPE)膜渗漏检测方法。根据超声波通过渗漏位置发生散射导致能量衰减的特性,利用小波分析提取有无渗漏时超声波能量密度... 为解决运营前垃圾填埋场防渗层渗漏定位问题,提出了基于超声波散射特性的高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,HDPE)膜渗漏检测方法。根据超声波通过渗漏位置发生散射导致能量衰减的特性,利用小波分析提取有无渗漏时超声波能量密度参数,依据两种状态下参数定义损伤指数,结合损伤成像实现对HDPE膜渗漏位置定位。实验通过压电片铺设在HDPE膜表面形成检测网络,任意波形发生器控制压电片产生特定超声波信号,采用一发多收方式对检测区域进行扫描。实验结果表明:HDPE膜有、无渗漏的损伤指数至少相差100倍,差异明显。实验实现了模拟渗漏的定位,单渗漏点的最大定位误差为8.4 mm,双渗漏点最大定位误差为13.7 mm,定位误差在可接受范围内。 展开更多
关键词 垃圾填埋场 渗漏检测 超声波定位 小波分析 损伤概率成像
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超声Lamb波监测铝合金结构疲劳裂纹扩展实验研究
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作者 王壮杰 严刚 +1 位作者 郭树祥 汤剑飞 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2023年第8期1366-1372,共7页
对应用超声Lamb波在线监测金属结构裂纹在疲劳载荷作用下的扩展进行了实验研究。制备了含中心裂纹的铝合金平板结构试件,并在试件表面布设了压电晶片传感网络。疲劳实验中,在观测裂纹扩展的同时,采用压电晶片分别进行Lamb波信号的激励... 对应用超声Lamb波在线监测金属结构裂纹在疲劳载荷作用下的扩展进行了实验研究。制备了含中心裂纹的铝合金平板结构试件,并在试件表面布设了压电晶片传感网络。疲劳实验中,在观测裂纹扩展的同时,采用压电晶片分别进行Lamb波信号的激励和接收,监测驱动器与传感器间的疲劳裂纹扩展行为。通过时域信号处理提取了Lamb波信号峰值点的幅值(AMP)与传播时间(ToF)特征,由柯西隶属度函数定义了改进的信号健康度指标及相应的损伤指标,并评估了健康度指标和损伤指标随裂纹扩展的变化趋势。最后,结合损伤概率成像方法,融合Lamb波激励-接收路径的所有损伤指标,近似表征了裂纹长度的变化,验证了该方法的可行性和有效性。 展开更多
关键词 裂纹扩展监测 超声Lamb波 健康度指标 损伤指标 损伤存在概率成像
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