NiTi超弹性丝复合材料结构强度的监测

研究了NiTi超弹性丝复合材料结构强度的监测方法,设计和制作了埋入NiTi超弹性丝的玻纤环氧层板复合材料试样,对平板及其含孔洞的试样进行了拉伸试验,实时采集结构中传感元件的输出,以试验的方法监测结构宏观力学行为。结果表明：埋入的超弹性传感元件可对结构的裂纹、断裂特性及强度等进行监测。     

NiTi超弹丝的信息传感及其信息处理系统

介绍了以NiTi基合金呈现较好的形状记忆效应及其超弹性，在恒温拉伸、卸载过程中，纯马氏体的NiTi形状记忆合金丝的电阻与应变（R－ε）曲线均成近似线性关系，滞后较小，且随着循环次数的增加，电阻与应变（R－ε）曲线几乎重合。利用这一特性将其用作应变传感元件构成智能结构试件。介绍了其传感网络的信号处理与放大电路及其数据处理系统。实验表明研究的NiTi超弹丝的信息传感及其信息处理系统，能够实时监测智能结构试件的传感信号，能够准确判断冲击载荷的位置和能量。     

冲击时刻未知情况下复合材料结构冲击载荷识别

提出了一种应用遗传算法对复合材料结构进行冲击载荷识别的方法,在冲击时刻未知和量测信息缺失的情况下,同时识别冲击时刻和冲击位置并近似重建冲击载荷历程。此方法将冲击载荷识别转换为优化问题,结合复合材料结构在冲击载荷作用下的响应模型,通过最小化理论计算结果与实际量测信息之间的差别,遗传算法自适应地搜索出描述冲击时刻、冲击位置和冲击载荷时间历程的参数。为了提高运算效率,采用微种群遗传算法来加速收敛性。数值仿真结果证明了该冲击载荷识别方法的有效性和可应用性。     

基于无线射频识别传感标签的形状记忆合金增强复合结构低速冲击响应监测

对埋入形状记忆合金(Shape memory alloy,SMA)丝的增强复合材料结构,提出一种利用传感标签技术实现结构健康无线分布监测的新方法,以解决传统有线监测方法存在的布线难、系统扩展和移动性能差等问题。采用基于高精度时间数字转换技术的专用电容测量芯片PS021测量复合结构中的SMA丝间的微小电容信号,可以很好抑制寄生电容的影响提高电容的测量精度;分布的传感标签获取PS021的电容测量信号,并与时间、位置编码信息打包后无线传输给读写器,传感标签之间无须通信,能耗要求低;组网采用三层读写器网络拓扑结构,通信协议简单、实时处理能力强。低速冲击响应监测试验表明,系统能实现对埋入结构中NiTi超弹性自传感元件的监测,根据冲击试验获取的多通道电容测量数据可分析判断损伤的位置和程度。     

弹性系统的激励和响应研究（7）

从部分无阻尼多自由度线性系统在一些典型的冲击激励下的响应函数表达式中分析总结出部分响应振幅最大值的变化范围与变化特点。     

层合板低速冲击响应的动力接触分析方法

利用动力接触分析方法模拟冲击的接触行为，提出了一种新的计算复合材料层板低速冲击响应的有限元模型。最后给出一个算例。     

弹性系统的激励和响应研究(1)

当有阻尼单自由度系统同时受到两种以上不同的激励时,根据运动力学基本定律分析响应过程,得到在各个重要物理量之间存在的数理关系,此此推导出系统在同时受到两种不同的激励时的运动微分方程,将多种典型的冲击,振动激励函数分别代入微分方程,求出对应的满足初始条件的响应函数,对比分析部分响应函数的变化特征及共在某些特殊情况下的特殊结果。     

编织复合材料低速冲击响应与破坏模式分析

以碳纤维编织复合材料和芳纶编织复合材料为研究对象,研究了编织复合材料的低速冲击响应和破坏模式,分析了冲击速度对材料冲击特性的影响.试验结果表明:碳纤维编织复合材料为脆性断裂,以纤维剪切断裂为主,伴随基体沿纤维编织方向开裂,并与纤维脱粘;芳纶编织复合材料的破坏模式以纤维拉伸断裂为主,基体沿着以应力集中处为中心的十字形方向开裂,纤维出现原纤化;碳纤维编织复合材料冲击响应与加载速度相关,芳纶纤维编织复合材料则对加载速度不敏感.     

复合材料结构损伤识别与健康监测展望

复合材料构件是航空发动机、飞机机翼、机身和风力发电机等结构的重要组成部分,在包括航空、机械和土木工程等领域有极其重要的应用,然而受到其内部结构复杂性和制造缺陷的影响,复合材料的服役性能一直是制约结构安全性和经济性的一大瓶颈,因此针对复合材料结构的损伤识别和健康监测是领域内的研究热点及难点。笔者在论述了目前国内外技术发展和应用的基础上,系统地比较了复合材料结构损伤识别和健康监测的关键技术,讨论了该类技术的发展方向并进行了总结和展望。     

斜向冲击下单层网壳结构的动力响应试验

为了研究单层网壳结构在斜向冲击荷载下的动力响应特征及其受力过程,对一单层K6型网壳模型结构进行力锤激励模态试验、斜向冲击试验和数值模拟分析。基于大比例网壳试验模型,利用动态信号测试系统获取结构模态参数,借助高速摄影机拍摄冲击历程、网壳变形及破坏形态,通过动态应变仪、位移传感器和加速度传感器得到了斜向冲击荷载下网壳结构关键杆件和节点的时程响应数据。结果表明:模态试验测试结果初步验证了模型的正确性;单层网壳结构在斜向冲击试验中的响应模式可以被划分为3种;斜向冲击荷载下结构中最不利受载节点普遍距离支座较远;距离冲击点越近的部位响应出现越早,相应幅值也越大,响应由冲击部位传至整个网壳的时间约为0.15~1.58ms;网壳结构试验的动力响应分析结果和理论分析吻合度较高。     

用于复合材料蒙皮的FBG正交传感网络研究

为了实现对复合材料蒙皮的结构健康监测与损伤识别,本文在对光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器理论分析的基础上,结合CFRP材料特性和波分复用技术设计了一种由16个FBG传感器构成的光纤光栅正交传感网络布局,对碳纤维复合材料(CFRP)蒙皮进行相关准分布式传感网络研究。通过对复合材料中心位置进行逐级加载实验,并提取中心波长漂移量做相关性分析,证明了正交对称FBG传感网络对CFRP蒙皮进行结构健康监测的可行性,同时对称布局位置处的FBG传感器信号具有高度相关性质,相关系数可高达0.9996。实验结果为进一步研究准分布式FBG网络的位置布局优化以及传感网络的可靠性冗余设计提供了依据。     

一种面向航空结构的具有穿透能力的无线节点

针对结构健康监测中应用的无线节点结构穿透能力差的问题,提出了一种面向航空结构的具有穿透能力的433 MHz无线节点的设计方法。给出了节点的详细硬件设计及通讯协议设计方法,实验对比了所设计节点和常规应变测试系统的应变测试结果,验证了节点设计方法的正确性。在封闭飞机机翼盒段内部布置节点,实验对比了所设计节点和基于2.4GHz的Telosb节点的通信丢包率。结果表明,所设计节点的结构穿透能力强于Telosb节点。功耗测试结果也表明,所设计节点的功耗小于Telosb节点。     

基于Lamb波时间反转法的复合材料损伤检测

为检测复合材料损伤,利用Lamb波时间反转法的聚焦特性,在复合材料布置压电传感器激励和接收Lamb波.时间反转法无需对比基准信号就能快速准确地实现损伤的判别,提出的改进损伤成像方法可实现损伤情况可视化.实验研究验证了检测方法的有效性和改进损伤成像方法的优越性.     

复合材料修补结构疲劳寿命分析方法研究

结合工艺方法,研究典型缺陷损伤的修理方法,针对复合材料修补结构应力分布复杂的特点,在剩余强度衰减模型的基础上引入局部应力应变法的分析思想,建立起复合材料修补结构的疲劳寿命预测模型。通过建立修补结构的力学分析模型,在分析了修补结构的危险部位和应力集中的基础上,利用寿命预测模型,分析和讨论补片直径和补片厚度两个修补参数对修补结构疲劳寿命的影响规律。     

纤维缠绕复合材料压力容器健康监测研究进展

阐述了纤维缠绕复合材料压力容器健康监测传感器的特点和原理，对纤维缠绕复合材料结构健康监测工作中的固化过程监测、服役环境监测、内压和结构应变监测、损伤监测、爆破压力监测、泄漏监测进行了介绍和比较。最后，对纤维缠绕复合材料结构健康监测工作进行了展望，并提出了几点建议。     

复合材料层合板冲击损伤影响因素分析

应用三维逐渐累积损伤理论和有限元分析技术对复合材料层合板的低能冲击过程进行了详细分析,研究了不同材料的冲头、不同复合材料体系和不同铺层方式对复合材料层合板冲击损伤的影响规律。研究结果可为更有效地进行复合材料抗冲击结构设计提供一定的指导。