基于EWT-CNN的结构损伤检测方法研究

1

作者 衡琰 张健飞 《中国测试》 北大核心 2025年第5期58-67,共10页

针对工程结构的损伤指标难以确定且含噪声时损伤检测准确率不足的问题,提出一种基于经验小波变换与卷积神经网络的自适应结构损伤检测方法。该方法能够将结构的振动响应信号分解为具有不同固有频率的模态分量并从中提取出损伤特征,具有... 针对工程结构的损伤指标难以确定且含噪声时损伤检测准确率不足的问题,提出一种基于经验小波变换与卷积神经网络的自适应结构损伤检测方法。该方法能够将结构的振动响应信号分解为具有不同固有频率的模态分量并从中提取出损伤特征,具有较高的损伤检测精度且有利于在线实时检测。首先拾取结构振动响应的加速度时序数据并依据其幅频图进行经验小波变换,然后以模态分量作为卷积神经网络的输入提取结构损伤特征用于不同损伤工况的检测。数值试验表明:在不同信噪比情况下,单一卷积神经网络的损伤检测精度为80%~90%,而该文所提方法精度均达到100%,具有更强的抗噪性能。振动台试验进一步验证了方法的可行性与有效性。 展开更多

关键词 经验小波变换 卷积神经网络 结构损伤检测 固有频率 抗噪性

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农用无人机机体结构损伤检测与维修方法的研究

2

作者 高登科 《河北农机》 2025年第16期16-18,共3页

为处理农用无人机高频作业过程中结构易损、维护效率低等问题,本文对无人机机体结构典型损伤的类型、演化机制以及力学响应进行了系统分析,探究了契合农田作业场景的多种损伤检测手段,涉及利用视觉识别的表层裂纹判定方法、声发射与超... 为处理农用无人机高频作业过程中结构易损、维护效率低等问题,本文对无人机机体结构典型损伤的类型、演化机制以及力学响应进行了系统分析,探究了契合农田作业场景的多种损伤检测手段,涉及利用视觉识别的表层裂纹判定方法、声发射与超声波融合检测策略以及结构振动与应变实时监测技术等。在维修层面,考虑到材料间的区别,本文搭建了碳纤维复合材料、工程塑料及金属部件分层修复工艺的架构,且制定了针对质量检测与剩余寿命的评价办法,增强了维修平稳性与作业连贯度;倡导建立标准化、模块化检测——维修一体化系统,实现结构闭环式的安全、高效管理,以期为农用无人机的维护工程与相关从业者提供具有实操性、可推广性的技术引导。 展开更多

关键词 农用无人机 机体结构损伤检测 维修方法

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基于压电陶瓷的结构损伤检测技术 被引量：11

3

作者 张兢 徐霞 张志文 《压电与声光》 CSCD 北大核心 2006年第3期350-352,356,共4页

根据压电材料的压电效应,压电陶瓷片(PZT)既可作为传感器又可作为驱动器。将压电陶瓷片粘贴在待测结构的表面,运用压电阻抗技术,对结构中螺栓松动的损伤进行检测分析。实验证明,通过检测压电动态阻抗的变化即可分析出螺栓松动的结构损... 根据压电材料的压电效应,压电陶瓷片(PZT)既可作为传感器又可作为驱动器。将压电陶瓷片粘贴在待测结构的表面,运用压电阻抗技术,对结构中螺栓松动的损伤进行检测分析。实验证明,通过检测压电动态阻抗的变化即可分析出螺栓松动的结构损伤情况。基于压电陶瓷的结构损伤检测技术,可以对机械结构进行实时在线损伤检测,它不仅适用于宏观损伤检测,且在高频激励下,对于微小损伤的检测也非常有效。 展开更多

关键词 结构损伤检测技术 压电陶瓷 阻抗法 导纳 螺栓

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混凝土大坝结构损伤检测振动法的可行性 被引量：14

4

作者 王柏生 何宗成 赵琛 《建筑科学与工程学报》 CAS 2005年第2期51-56,共6页

首先对大坝安全监测与无损检测方面的研究现状、存在的问题进行了综述;在此基础上,阐述了大坝结构损伤检测振动法的基本概念及特点,对振动法在其他领域应用的研究情况作了简要介绍;并根据笔者的数值模拟研究结合其他相关研究,以及对一... 首先对大坝安全监测与无损检测方面的研究现状、存在的问题进行了综述;在此基础上,阐述了大坝结构损伤检测振动法的基本概念及特点,对振动法在其他领域应用的研究情况作了简要介绍;并根据笔者的数值模拟研究结合其他相关研究,以及对一实际拱坝的初步测试,着重分析了用振动法进行混凝土大坝结构损伤检测的可行性,得出了用振动法检测大坝的结构损伤是完全有可能的;最后指出了用振动法进行混凝土大坝结构损伤检测还需要研究的问题。 展开更多

关键词 混凝土大坝 结构损伤检测 振动 安全监测

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基于时间序列分析与高阶统计矩的结构损伤检测 被引量：11

5

作者 朱军华 余岭 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第1期137-143,共7页

基于时间序列分析,提出一种有效检测结构非线性损伤的方法.在分析基于AR模型残差均方差指标的基础上,指出传统方法存在损伤信息泄漏的缺陷,特别是对于非线性损伤检测.为提高传统方法损伤检测结果的可靠性,提出采用残差的高阶统计矩——... 基于时间序列分析,提出一种有效检测结构非线性损伤的方法.在分析基于AR模型残差均方差指标的基础上,指出传统方法存在损伤信息泄漏的缺陷,特别是对于非线性损伤检测.为提高传统方法损伤检测结果的可靠性,提出采用残差的高阶统计矩———偏度和峰度作为传统指标的补充,提出了3个指标的算术平均和几何平均共6种综合指标,并应用模糊聚类分析实现结构损伤检测.利用考虑了环境因素影响的三层建筑结构模型的非线性损伤实验数据验证了提出的方法.研究表明,6种综合指标对非线性损伤检测的可靠性均高于传统方法,其中以均方差和峰度的几何平均指标检测效果最佳. 展开更多

关键词 时间序列分析 峰度 偏度 结构损伤检测

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Lamb波结合相控阵技术的结构损伤检测 被引量：3

6

作者 张宇 余龙 闫云聚 《振动．测试与诊断》 EI CSCD 北大核心 2013年第6期977-980,1092-1093,共4页

在相控阵技术应用于Lamb波的结构损伤检测中考虑到波瓣宽度对检测精度的影响,激励的Lamb波被集中在某一特定方向上传播并对结构进行快速扫描,从而对结构损伤进行定位。然而,波在传播过程中当波束扫描偏离法线方向时,阵列的主瓣宽度将变... 在相控阵技术应用于Lamb波的结构损伤检测中考虑到波瓣宽度对检测精度的影响,激励的Lamb波被集中在某一特定方向上传播并对结构进行快速扫描,从而对结构损伤进行定位。然而,波在传播过程中当波束扫描偏离法线方向时,阵列的主瓣宽度将变宽,增益下降,旁瓣则增大造成能量泄露并降低检测精度。因此,为了提高检测精度,利用窗函数对激励信号进行修正,但通过加窗来降低旁瓣是以展宽主瓣为代价的。笔者对不同窗函数进行比较,修正后的增益计算结果与原先进行对比,计算的精度得到有效提高。在已有的利用Lamb波检测的基础上结合相控阵的优点将其引入到结构的损伤检测中,以一个仿真模型为例验证,得到了较好的检测效果。 展开更多

关键词 LAMB波 相控阵 波瓣宽度 结构损伤检测

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基于互相关函数幅值向量的结构损伤检测实验研究 被引量：4

7

作者 于哲峰 杨智春 舒忠平 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2006年第11期1264-1267,共4页

进行了基于互相关函数幅值向量(cross correlation function amp litude vector,CorV)的受随机激励结构损伤检测的实验研究。以一个复合材料单跨梁为实验对象,通过在梁的局部位置上安装夹板,改变夹板对结构附加刚度,来模拟结构的损伤。... 进行了基于互相关函数幅值向量(cross correlation function amp litude vector,CorV)的受随机激励结构损伤检测的实验研究。以一个复合材料单跨梁为实验对象,通过在梁的局部位置上安装夹板,改变夹板对结构附加刚度,来模拟结构的损伤。对结构施加随机激励,分别用加速度传感器和应变传感器采集结构的响应信号,计算结构在损伤前后的CorV,使用互相关函数幅值向量置信度准则(cross correlation function amp litude vector assurance criterion,CVAC)来度量结构受损前后CorV的变化。结果表明,结构损伤前后的CorV之间的CVAC较完好结构之间的CVAC有明显下降;分析结构损伤前后CorV中分量的相对变化,可确定损伤产生的区域。使用互相关函数幅值向量,只需要测量结构在随机激励作用下的时域响应信号,就可检测出结构损伤的存在及损伤的位置。因此本文所采用的方法可应用于环境激励下的结构健康监测。 展开更多

关键词 互相关函数幅值向量 结构损伤检测 结构健康监测 随机激励 时域响应

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基于PSO的结构损伤检测应用研究 被引量：3

8

作者 梁本亮 王增忠 孙富学 《郑州大学学报（理学版）》 CAS 2006年第4期93-97,共5页

建筑结构损伤前后固有频率的变化包含了结构损伤位置和程度的信息,在此理论基础上,构造了BP神经网络的输入参数.针对BP梯度下降算法导致的收敛速度慢和易陷入局部最小的缺点,引入粒子群演化(PSO)算法来优化神经网络各层间的连接权值.首... 建筑结构损伤前后固有频率的变化包含了结构损伤位置和程度的信息,在此理论基础上,构造了BP神经网络的输入参数.针对BP梯度下降算法导致的收敛速度慢和易陷入局部最小的缺点,引入粒子群演化(PSO)算法来优化神经网络各层间的连接权值.首先通过有限元法提取结构固有频率的变化,结合PSO对神经网络进行训练,然后分别对结构的损伤位置和损伤程度进行识别.计算分析结果表明,PSO的引入,相较于单纯的BP算法,该方法在结构损伤检测中取得更优的识别效果. 展开更多

关键词 结构损伤检测 神经网络 演化计算 粒子群算法

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基于奇异值分解及特征正交分解的结构损伤检测方法 被引量：4

9

作者 杨斌 程军圣 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2014年第22期164-167,共4页

为直接通过结构振动响应提取损伤特征参数,将奇异值分解和特征正交分解运用到结构响应分析中。该方法首先通过对结构响应功率谱矩阵的奇异值分解,获得模态频率,然后在模态频率处计算互相关矩阵,利用特征正交分解获得收敛于结构模态向量... 为直接通过结构振动响应提取损伤特征参数,将奇异值分解和特征正交分解运用到结构响应分析中。该方法首先通过对结构响应功率谱矩阵的奇异值分解,获得模态频率,然后在模态频率处计算互相关矩阵,利用特征正交分解获得收敛于结构模态向量的特征正交模态,进而构建了损伤定位向量,最后通过结构单元应力的不同分布准确定位了损伤位置。实验数据分析结果表明,该方法能有效的进行损伤检测和定位。 展开更多

关键词 特征正交分解 奇异值分解 损伤定位向量 结构损伤检测

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基于特征向量简化的复杂土木结构损伤检测 被引量：5

10

作者 杨晓楠 姜绍飞 +1 位作者 倪一清 马传政 《沈阳建筑工程学院学报（自然科学版）》 2003年第2期81-84,共4页

针对PNN在有噪声情况下进行结构损伤检测时输入矢量数目大,匹配模式多,训练时间长的缺点,提出了运用主组分分析法来处理数据的概率神经网络损伤定位方法.研究发现,运用该方法进行损伤定位,不仅输入矢量数目和训练时间少于未简化的PNN,... 针对PNN在有噪声情况下进行结构损伤检测时输入矢量数目大,匹配模式多,训练时间长的缺点,提出了运用主组分分析法来处理数据的概率神经网络损伤定位方法.研究发现,运用该方法进行损伤定位,不仅输入矢量数目和训练时间少于未简化的PNN,而且可以极大地提高损伤定位的识别精度. 展开更多

关键词 土木工程结构 损伤定位 特征向量简化 主组分分析 神经网络 结构损伤检测

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基于宏观调控策略的结构损伤检测PSO改进算法 被引量：1

11

作者 余岭 万祖勇 朱宏平 《计算力学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第1期14-19,共6页

结构损伤检测是结构健康监测过程重要的一步,数学上常常转化为求解约束优化问题。针对粒子群优化(PSO)算法易于出现的"早熟问题",采用市场经济条件下的宏观调控策略对早熟前粒子群位置进行干涉,藉以增强PSO算法抵抗局部极小... 结构损伤检测是结构健康监测过程重要的一步,数学上常常转化为求解约束优化问题。针对粒子群优化(PSO)算法易于出现的"早熟问题",采用市场经济条件下的宏观调控策略对早熟前粒子群位置进行干涉,藉以增强PSO算法抵抗局部极小的能力,达到改进PSO算法的目的。四个基准测试函数极值问题分析结果验证了改进后的PSO算法优于带权重因子的PSO算法,两层刚架单损伤和多损伤数值仿真以及三层建筑框架结构四种损伤工况试验研究进一步证明了改进后的PSO算法在结构损伤检测领域的应用是有效可行的。 展开更多

关键词 结构损伤检测 粒子群优化(PSO) 算法 宏观调控策略 早熟收敛

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基于全连接神经网络与传递率函数相结合的钢结构损伤检测方法 被引量：7

12

作者 艾青林 林小贝 徐巧宁 《高技术通讯》 CAS 2021年第8期824-835,共12页

针对现有的传递率函数法对钢结构损伤检测不全面、不精确的问题,提出了将全连接神经网络模型与传递率函数相结合的钢结构损伤检测方法。利用Ansys软件对钢结构框架模型进行瞬态分析,得到垂直于检测面的节点加速度,通过Matlab软件对各节... 针对现有的传递率函数法对钢结构损伤检测不全面、不精确的问题,提出了将全连接神经网络模型与传递率函数相结合的钢结构损伤检测方法。利用Ansys软件对钢结构框架模型进行瞬态分析,得到垂直于检测面的节点加速度,通过Matlab软件对各节点加速度进行傅里叶变换、频谱相除得到传递率函数,再将传递率函数进行差分运算得到传递率函数变化量。将传递率函数变化量作为全连接神经网络的输入参数,采用反向传播对误差进行修正,从而得到钢结构各检测位置的损伤指标值。通过钢结构框架损伤检测实验,对基于全连接神经网络与传递率函数的钢结构损伤检测算法进行实验验证。结果表明,新方法与传统的传递率函数法相比,所有位置的钢结构损伤识别率平均提高了29.14%,能更准确与全面地识别钢结构各位置的损伤情况,可对钢结构损伤位置进行精确定位。 展开更多

关键词 钢结构损伤检测 全连接神经网络 反向传播 传递率函数 损伤识别率

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基于小波包变换和Replicator Neural Network的单位置结构损伤检测 被引量：1

13

作者 张祥 陈仁文 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期509-515,共7页

为了实现对结构的损伤检测,提出一种基于小波包变换和Replicator Neural Network(RNN)的单位置结构损伤检测方法。首先采用小波包变换对原始振动响应信号进行分解,计算分解得到的各频带的相对频带能量,这些相对频带能量的分布反映了结... 为了实现对结构的损伤检测,提出一种基于小波包变换和Replicator Neural Network(RNN)的单位置结构损伤检测方法。首先采用小波包变换对原始振动响应信号进行分解,计算分解得到的各频带的相对频带能量,这些相对频带能量的分布反映了结构特性。然后,将健康结构的相对频带能量作为输入训练RNN。最后,利用训练后的网络即可对结构进行实时损伤检测。实验表明,即使在有噪声干扰下,该方法仍然能够检测出结构是否存在损伤。 展开更多

关键词 Replicator Neural Network 小波包变换 相对频带能量 结构损伤检测

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基于Hilbert-Huang变换理论的结构损伤检测

14

作者 程磊 瞿伟廉 《防灾减灾工程学报》 CSCD 2007年第3期318-322,共5页

详细介绍了一种适合分析非线性非平稳数据的新方法——Hilbert-Huang变换,并将此方法应用于结构损伤检测。仿真实验是某三层剪切型建筑结构受两种不同地震烈度的地震动激励,结构在此过程中出现的损伤由层间刚度衰减的方法近似模拟,用巴... 详细介绍了一种适合分析非线性非平稳数据的新方法——Hilbert-Huang变换,并将此方法应用于结构损伤检测。仿真实验是某三层剪切型建筑结构受两种不同地震烈度的地震动激励,结构在此过程中出现的损伤由层间刚度衰减的方法近似模拟,用巴特沃斯低通滤波器对得到的每层加速度数据进行滤波,然后对滤波后的数据进行Hilbert-Huang变换分析,得到其Hilbert谱,并对Hilbert谱进行了分析。结果表明,此方法能有效地提取结构的损伤特征,从而对结构的健康状况做出诊断。 展开更多

关键词 HILBERT-HUANG变换 经验模态分解 固有模态函数 结构损伤检测

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基于EMD方法与RBF神经网络的结构损伤检测

15

作者 程磊 瞿伟廉 《地震工程与工程振动》 CSCD 北大核心 2008年第4期131-138,共8页

针对结构损伤检测中损伤的识别、定位以及程度的标定这三个独立并按一定先后顺序进行的检测过程,提出了一种能将以上三者同时进行的联合检测方法。该方法首先利用经验模态分解(EMD)方法将三层钢筋混凝土剪切型结构在各种损伤工况下的顶... 针对结构损伤检测中损伤的识别、定位以及程度的标定这三个独立并按一定先后顺序进行的检测过程,提出了一种能将以上三者同时进行的联合检测方法。该方法首先利用经验模态分解(EMD)方法将三层钢筋混凝土剪切型结构在各种损伤工况下的顶层地震作用加速度响应分解为若干固有模态函数(IMF)分量,然后以此IMF分量和未经EMD分解的原始加速度响应数据来构造损伤标识量,作为特征参数依次输入到径向基函数神经网络(RBFNN)中进行损伤检测。给出了应用此方法的具体步骤,通过仿真实验证明了利用该方法进行结构损伤一次检测的可行性和有效性,结果表明,由加速度响应经EMD分解而得到的IMF分量输入到RBFNN中能够更为精确地一次检测出结构所有损伤信息,并且RBFNN在结构损伤损度大时具有更好的检测效果。 展开更多

关键词 结构损伤检测 经验模态分解 径向基函数神经网络 固有模态函数 联合检测

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结构损伤检测的人工鱼群算法

16

作者 李成 余岭 《噪声与振动控制》 CSCD 2013年第4期190-194,共5页

结构损伤检测实际上属于系统识别的问题,其最终目标是识别结构损伤前后物理参数的变化。可利用实测结构模态参数建立方程求解得到结构物理参数,该过程在数学上往往转化为求解约束优化问题。由此,尝试采用人工鱼群算法来求解这类大型土... 结构损伤检测实际上属于系统识别的问题,其最终目标是识别结构损伤前后物理参数的变化。可利用实测结构模态参数建立方程求解得到结构物理参数,该过程在数学上往往转化为求解约束优化问题。由此,尝试采用人工鱼群算法来求解这类大型土木工程约束优化问题,首先介绍了算法的参数定义、行为描述及算法流程,然后利用经典测试函数对算法计算性能进行测试,最后给出了结构损伤识别这类约束优化问题的目标函数并通过数值仿真验证了该算法的有效性和鲁棒性。考虑测量噪声影响并通过不同损伤工况的数值仿真,研究结果表明,人工鱼群算法能有效地检测出损伤单元所处位置和损伤程度,因而将其应用到结构损伤检测领域是可行的。 展开更多

关键词 振动与波 人工鱼群算法 结构约束优化问题 结构损伤检测

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基于信息融合技术的结构损伤检测方法 被引量：7

17

作者 井立 杨智春 张甲奇 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2018年第7期91-95,101,共6页

在结构损伤检测领域,不同的损伤检测方法对结构的损伤敏感程度不同,为了提高结构损伤检测的准确率,将信息融合技术应用在结构损伤检测中。利用加权平均法、简单投票法和D-S证据理论在不同层次进行信息融合,得到结构的损伤状态;通过蜂窝... 在结构损伤检测领域,不同的损伤检测方法对结构的损伤敏感程度不同,为了提高结构损伤检测的准确率,将信息融合技术应用在结构损伤检测中。利用加权平均法、简单投票法和D-S证据理论在不同层次进行信息融合,得到结构的损伤状态;通过蜂窝夹层复合材料梁损伤检测试验验证该方法的可行性和有效性。结果表明所提出的方法可以准确的判断结构是否发生损伤以及损伤的位置。 展开更多

关键词 结构损伤检测 信息融合 D-S证据理论

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基于权值、阈值同步学习BP算法的结构损伤检测 被引量：2

18

作者 李学良 霍达 滕海文 《世界地震工程》 CSCD 北大核心 2005年第2期52-56,共5页

结合神经元模型,提出了一种新的BP算法权值、阈值同步学习的BP算法,该方法将神经元权值、阈值均看作自适应的学习变量,在学习过程中同步修改,从而提高传统BP算法的性能。应用于结构损伤检测的数值模拟算例表明,该方法收敛速度较快、检... 结合神经元模型,提出了一种新的BP算法权值、阈值同步学习的BP算法,该方法将神经元权值、阈值均看作自适应的学习变量,在学习过程中同步修改,从而提高传统BP算法的性能。应用于结构损伤检测的数值模拟算例表明,该方法收敛速度较快、检测精度较高,可以改善传统算法收敛速度慢、易出现过拟合的缺陷。 展开更多

关键词 结构损伤检测 BP算法 权值 阈值 收敛速度 神经元模型 同步修改 学习过程 数值模拟 检测精度 传统算法 自适应 过拟合 变量

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基于CMSE理论和遗传算法的结构损伤检测方法研究

19

作者 戈壻 闫云聚 +1 位作者 姜节胜 陈换过 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2006年第10期1246-1249,1253,共5页

提供了一种基于交叉模态应变能(CMSE)的结构损伤位置和严重程度的有效检测方法。传统的模态应变能方法必须比较损伤结构和完好结构的同一阶模态信息,并且要求解析的和测量的模态在尺度上一致或者标准化,而CMSE方法没有这样的限制。在损... 提供了一种基于交叉模态应变能(CMSE)的结构损伤位置和严重程度的有效检测方法。传统的模态应变能方法必须比较损伤结构和完好结构的同一阶模态信息,并且要求解析的和测量的模态在尺度上一致或者标准化,而CMSE方法没有这样的限制。在损伤位置的检测上引入了遗传算法,有利于大型复杂结构的损伤位置检测。算例采用了复合材料机翼盒段模型,结果表明,CMSE方法与遗传算法相结合是检测结构损伤的有效方法之一。 展开更多

关键词 交叉模态应变能 遗传算法 结构损伤检测

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基于电阻抗层析成像的CFRP结构损伤检测 被引量：14

20

作者 范文茹 王勃 +1 位作者 李靓瑶 周琛 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第11期2177-2183,共7页

电阻抗层析成像(EIT)是一种新兴的碳纤维增强复合材料(CFRP)结构状态评估方法。通过将EIT技术应用于一种商用各向异性CFRP层合板,初步研究了EIT的结构损伤检测能力。利用COMSOL软件建立CFRP多种损伤模型,有限元分析获取三维场空间电势... 电阻抗层析成像(EIT)是一种新兴的碳纤维增强复合材料(CFRP)结构状态评估方法。通过将EIT技术应用于一种商用各向异性CFRP层合板,初步研究了EIT的结构损伤检测能力。利用COMSOL软件建立CFRP多种损伤模型,有限元分析获取三维场空间电势分布信息。为改进EIT技术对各向异性CFRP结构损伤的图像重构效果,采用嵌入式电极有效采集材料内部电信号;同时,提出一种改进的基于L1稀疏正则化的图像重建算法。另外建立一套基于数字万用表的嵌入式16电极的EIT硬件系统,利用EIT系统检测平台对简单CFRP损伤进行检测,结果显示损伤材料图像重建效果良好,证明EIT方法在CFRP结构损伤检测中的可行性。 展开更多

关键词 结构损伤检测 碳纤维增强复合材料(CFRP) 电阻抗层析成像(EIT) 稀疏正则化 各项异性

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