结构损伤振动检测策略分析与应用研究

介绍了基于振动方法在线结构损伤监测和无损检测技术,归纳了在线结构损伤检测技术的研究目标和基本要求.回顾了基于振动技术的结构损伤检测研究现状,并以一个空心蜂窝板的裂纹损伤检测为例,提出了一种改进的研究策略.最后,对基于振动方法的结构损伤检测技术提出了应当进一步研究的若干专题.     

基于超声导波SC-DTW的金属板微损检测方法

针对金属板材的质量控制与服役性能评估问题,在对金属板材微损伤进行超声导波检测的基础上,结合形状上下文(shape context,SC)与动态时间规整方法对其损伤劣化程度进行量化评估.该方法以无损Lamb波信号为基准,采用动态时间规划(dynamic time warping,DWT)算法对损伤信号进行相似匹配分析对比,确定基准信号与损伤信号的最佳匹配路径.引入SC的轮廓识别方法对Lamb波的局部波形信息进行统计分析,以波形形状距离代替传统欧氏距离匹配方法,解决DTW相似匹配中的病态对齐问题.最后,将无损Lamb波与损伤Lamb波信号间SC-DTW匹配距离作为损伤程度的量化指标,采用随机闭合裂纹的有限元仿真模型和铝板弯折实验对所提出方法进行验证,结果表明,基于Lamb波SC-DTW的损伤量化指数对铝板早期裂纹具有较高的敏感性和较好的量化表征能力.该方法无需对波包进行识别,也不必进行复杂的特征提取,具有简单高效和抗噪声能力强等优点,在金属板服役性能评估与质量控制中有较好的实用性和推广价值.     

红外无损检测中的裂纹特征提取和图形重建方法研究

应用红外热成像技术于管道表面裂纹的无损检测,在对裂纹红外无损检测的试验和数值研究基础上,研究了裂纹特征提取算法,制定了裂纹重建流程,并实施了裂纹图形重建。所得结论表明方法可行,结论可信,表面裂纹形状的识别具有较高的精度。研究对于红外无损检测具有一定的工程应用价值,并提出了一条基于红外热图像的裂纹图像重建技术路线。     

基于PVDF传感器和工作曲率变形实现裂纹梁裂纹检测

提出通过压电高分子薄膜PVDF(Polyvinylidene Fluoride)作为传感器直接测量结构的工作曲率变形(Curvature Operating Shape)实现结构裂纹检测.以悬臂裂纹梁为例,首先探讨基于PVDF传感器测量工作曲率变形,并用于结构损伤检测的可行性,然后介绍工作曲率变形用于损伤检测的理论基础,并以PVDF压电薄膜作为传感器,提出只通过损伤后结构的频率响应函数,直接得到工作曲率变形和损伤指标.最后通过对一条裂纹和两条裂纹悬臂梁的损伤检测实验,证明该方法在梁结构损伤识别和健康监测中的有效性,并且识别过程不需要健康结构的振动信息.     

脉冲涡流无损检测装置的研制

脉冲涡流检测方法是近几年迅速发展起来的一种涡流无损检测新技术。研究了脉冲涡流无损检测机理,研发了脉冲涡流无损检测装置,包括探头的设计与制作、脉冲信号发生电路的设计与制作、信号调理电路的设计与制作等。完成了脉冲涡流裂纹无损检测的实验研究,选取了最佳的检测参数匹配。实验结果表明,所设计的脉冲涡流无损检测装置在激励频率为100Hz-1000Hz范围内信号最为敏感。     

基于压电阻抗技术的结构初始裂纹监测研究

针对工程结构早期裂纹损伤,提出了利用压电阻抗法检测损伤区域高频局部动力学特性,通过监测局部动力学特性变化实现对早期损伤监测的方法。建立了压电阻抗有限元仿真模型并进行数值分析,结果显示压电导纳信号峰值频率即为结构某阶谐振频率,压电阻抗法能有效检测结构的动力学特性。针对不同大小裂纹的铝梁结构进行压电导纳仿真和试验研究,仿真和试验结果表明:压电材料的导纳峰值频率随着裂纹损伤增大而减小;同样的损伤程度下,高频谐振频率对损伤更为敏感。利用高频谐振频率变化来监测早期裂纹损伤的产生及发展,具有较好的重复性和信噪比,具有重要的应用前景。     

基于神经网络的裂纹扩展过程预测

提出基于神经网络的裂纹扩展过程实时预测方法,其计算效率比近场动力学(peridynamic,PD)模型提高.使用PD算法获取裂纹扩展过程中的损伤云图,构建裂纹扩展数据集.基于数据集构建生成对抗网络(generative adversarial networks,GAN)模型,根据不同加载条件实时生成损伤云图,从而快速预测裂纹的扩展过程.将PD模型计算得到的损伤云图中的RGB值与相应位置处的损伤值结合,构建多层前馈神经网络模型的数据库,并使用多层前馈神经网络模型分析GAN模型产生的损伤云图,得到相应的损伤值.通过数值算例证明该方法的效率和准确性.     

钢丝绳定量检测系统的研制

介绍了钢丝绳损伤定量检测系统的组成及检测原理，对损伤检测信号处理电路及随机瞬态信号的捕捉方法进行了探讨，实现了对钢丝绳损伤的在线、实时、无损定量检测。     

基于数字图像技术的钻杆裂纹检测研究

数字图像在石油钻杆无损检测中应用广泛,文中重点介绍荧光磁粉成像法.基于该原理,设计实现了一个表面裂纹无损检测软件,利用钻杆图像颜色较为单一、干扰因素较少以及图像结构稳定的优点,在分析钻杆表面裂纹走向的基础上,主要讨论了图像二值化后裂纹的识别算法和裂纹真伪性的判断.提出了基于顺序扫描法的改进裂纹识别算法,可以有效地进行裂纹识别,以及利用圆形度进行裂纹真伪识别判断,实验结果证明该系统检测效果良好、效率高.     

金属损伤诊断系统的设计与应用

主要论述了金属损伤诊断系统的设计方法.该系统结合磁记忆检测和涡流检测两种技术,可以确定金属构件的易损伤部位,发现存在的微小裂纹,及时评估金属构件的性能状况.在应用中表明,该系统具有早诊断、分辨率高的优点.     

潜艇战场损伤评估仿真中的关键技术研究

研究了潜艇战场损伤仿真评估中的两个关键问题,在综合分析潜艇战场损伤因素的基础上,提出了基于历史数据的损伤日志知识库,并结合专家意见和损伤分析技术,定义了新的仿真数据的综合获取技术,定义和构建了仿真体系中各Agent的体系结构以及协作执行单元。仿真结果证明了数据综合获取技术和结构体定义的有效性。     

国家体育场钢屋盖结构地震损伤诊断模拟分析

为诊断大跨度空间结构的损伤,提出了三阶段损伤诊断方法,第一阶段确定可能损伤区域,第二阶段确定可能损伤单元,第三阶段确定可能损伤单元的损伤程度.提出了一种基于柔度矩阵差的损伤指标FDI,用于判定可能损伤区域;采用损伤定位向量法确定可能损伤单元;采用二阶特征灵敏度分析确定损伤程度.以国家体育场钢屋盖结构为算例,以罕遇地震作用下弹塑性时程分析结果为模拟损伤依据,完成了三种损伤模式的损伤诊断数值模拟分析.结果表明,三阶段损伤诊断法能有效诊断大跨空间结构的损伤.     

装备战斗损伤仿真中射线分析方法及其实现

装备战斗损伤仿真研究是BDAR中一项基础性研究内容,它对提高装备可靠性与维修性有着重要意义.战损仿真中射线分析环节的解决方法有碰撞检测法和解析法,目前有许多软件支持对几何模型的碰撞检测,但因为其算法复杂,运算量巨大,不适应于战斗损伤仿真的计算.该文介绍了战斗损伤仿真模型中破片场的生成与装备模型的简化描述过程,在此基础上利用解析的方法完成了破片对装备几何元素的射线分析,针对某型导弹发射车建立了损伤仿真模型.通过实验,证明了此算法的求解精度和运算速度都能很好地符合此战斗损伤仿真的要求.     

结合静态语义和基于矩阵的异常事务识别方法

使用入侵检测找出数据库中异常事务是当前常用方法。但是，现今许多签字检测和非签字检测都是针对操作系统级而不是系统管理级，而且还不能保证对所有异常行为作出正确响应。为此给出一种新的异常事务识别方法。该方法使用静态语义分析读、写前及写后集合之间的关系来确定异常事务，使用基于矩阵的损失评估方法识别受此异常事务影响的数据客体。该方法由于避免读取数据库日志文件而减少了损失评估时间，但相关矩阵的存储需大量空间。     

坑道工程动荷段抗精确打击毁伤分析系统

针对坑道工程结构毁伤特性仿真实验的需要,设计和建立了基于模块化和工作流机制的坑道工程抗精确打击毁伤分析系统。遵循战场毁伤的客观规律和仿真设计通用化规则,以模型界定坑道动荷段抗精确打击分析系统的功能和组件,应用UML用例描述系统的需求及其设计目标,优化分解毁伤分析系统的单元模块,提出了动荷段毁伤分析系统的模块化设计思想及逻辑框架,设计了坑道动荷段毁伤分析系统的功能模型和数据流工作机制,研制了基于窗体界面线程设计的坑道动荷段毁伤分析系统。案例表明,系统交互性良好,为有效分析动荷段易损性的本质问题提供了仿真实验工具。     

基于动力特性的结构损伤识别方法

介绍了一种基于结构动力特性变化的损伤识别方法.通过引入一个损伤分布函数,讨论了均质等截面BernoulliEuler梁的动力响应,构造出“损伤影响矩阵”.该矩阵反映了结构由于损伤所引起的振型耦合,最后介绍了基于损伤影响矩阵的结构损伤定位和评估方法.     

Multi-scale spatial sensitivity analysis of a model for economic appraisal of flood risk management policies

We demonstrate the use of sensitivity analysis to rank sources of uncertainty in models for economic appraisal of flood risk management policies, taking into account spatial scale issues. A methodology of multi-scale variance-based global sensitivity analysis is developed, and illustrated on the NOE model on the Orb River, France. The variability of the amount of expected annual flood avoided damages, and the associated sensitivity indices, are estimated over different spatial supports, ranging from small cells to the entire floodplain. Both uncertainty maps and sensitivity maps are produced to identify the key input variables in the NOE model at different spatial scales. Our results show that on small spatial supports, variance of the output indicator is mainly due to the water depth maps and the assets map (spatially distributed model inputs), while on large spatial supports, it is mainly due to the flood frequencies and depth–damage curves (non spatial inputs).     

军事铁路运输风灾防护系统模块设计

风灾防护系统对于保障军交运输安全具有重要意义。本文针对风灾防护系统应用的不足,开展了需求分析,进行了工作模块设计,并提出了预警模式判别方法和防护措施的设计。该系统的逻辑步骤和模块设计符合强风条件下行车安全多因素决定性的客观特征,其具有成本优势。     

应用应力波技术的蜂窝结构损伤监测

蜂窝夹层复合材料结构是复合材料在飞机上所采用的一种重要形式。文中采用基于压电元件的应力波技术对蜂窝夹层结构的脱粘损伤进行了监测研究,研究采用梁及板两种典型结构试件,并采用小波分析对应力波检测信号进行了数据处理,提取了两种可有效表征脱粘损伤的应力波因子,初步实现了一套蜂窝夹层结构损伤的实时在线监测系统。     

弹药杀伤效果仿真及综合因素影响分析

该文采用装备战损模拟平台作为试验手段，从统计学研究了弹药高低角、弹药水平角、炸点距离、靶板尺寸等因素对于弹药杀伤效果的影响程度。利用装备战损模拟平台收集了大量的装备战损仿真数据，据此建立了各因素对于杀伤效果的一元回归方程；为了比较各因素对于弹药杀伤效果影响程度的大小，采用正交试验的方法计算了各因素的影响程度数值，并根据一些异常数据证实了弹药高低角和水平角之间存在交互作用，并对各因素的主次关系进行了排序；根据试验数据和理论分析，建立了反映各因素综合影响的数学模型。