导波结构健康监测中损伤因子的研究和应用

基于导波的结构健康监测方法因其对小损伤敏感,既可在线监测也可离线监测等优点是国内外的一个研究热点.在基于导波的结构健康监测中,量化导波信号的变化程度是非常重要的一个步骤,量化值(一般称之为损伤因子)是进行损伤判别、损伤成像和其他监测方法的重要中间参数或依据.对6种典型的损伤因子随信号变化的规律进行了研究,确定了频谱幅度...     

基于压电超声相控阵方法的结构多损伤监测

基于超声相控阵的主动结构健康监测是飞行器结构健康监测领域一个新的发展方向,也是当前研究的难点之一,超声相控阵结构健康监测在国内还处于起步阶段。在已有应用超声相控阵技术对单损伤定位的基础上,进一步研究飞行器结构中多损伤的监测。通过控制信号的延时,进而控制波束指向,实现对结构的多方位、多损伤扫描。在铝板上进行了实验研究,通过对比不同角度延时前后的损伤散射信号及其合成信号,验证了超声相控阵对多损伤信号的延时叠加能够有效地提高多损伤信号的能量,同时减少非损伤处的能量,从而增强了信号的信噪比,并且对多损伤识别具有较高精度     

复合材料T型接头损伤监测的概率成像方法

T型接头是复合材料典型的结构形式和重要的损伤监测部位,但其存在变厚度、内填充以及材料各向异性等复杂结构特性,导致依赖于信号传播速度的延迟-累加等基于压电传感器阵列和Lamb波的结构健康监测成像方法难以实现其损伤的准确监测。针对此问题,研究了一种与信号传播速度无关的损伤概率成像方法。该方法利用压电激励-传感网络通道的损伤因子,通过椭圆轨迹法确定各通道损伤因子的有效影响区域,然后对各通道损伤因子的椭圆影响区域合成进行成像,实现了复合材料T型接头损伤的准确监测,并使用超声C扫描进行了验证。实验结果表明,利用损伤因子可以在线监测复合材料T型接头的健康状态并实现损伤预警,在此基础上利用损伤概率成像方法可以实现损伤位置的判别。     

基于时间反转理论的结构损伤图像表征方法

结构损伤的监测、定位和辨识技术是结构健康监测研究中的一个热点,也是当前研究的难点之一.针对结构损伤监测及表征方法研究的不足,分析了时间反转聚焦和四点圆弧定位法原理,在此基础上对四点圆弧定位实现方法进行了改进和扩展,提出了基于时间反转方法的结构损伤图像表征方法,采用Lamb波主动健康监测技术在铝板结构试件上进行了实验验证研究.实验结果表明该方法能较为简单有效的表征损伤特征和范围,有助于结构健康监测的实用化.     

运用小波变换的飞机管路振动信号降噪方法

为解决飞行试验管路振动测试信号无法直接进行后继处理得到管路振动的加速度、位移等振动特征参数的问题,研究了一种基于连续复数小波变换的降噪方法。该方法利用连续复数小波变化提取振动测试信号中管路共振频率范围内的时频成分,降低谐波和白噪声等主要干扰的幅度以达到降噪效果,能更有效地获取飞行过程中管路的振动状况。首先,分析了基于连续复数小波变换的信号降噪原理;然后,通过对设计的仿真信号以及某型飞机试飞时的管路振动实测信号的降噪处理,验证了该方法的可行性和有效性。     

基于辅助粒子滤波的疲劳裂纹扩展预测研究

针对粒子滤波算法在实现疲劳裂纹寿命预测时,存在的多样性匮乏现象而导致的精度下降问题,提出了一种基于辅助粒子滤波与结构健康监测相结合的疲劳裂纹扩展预测方法。首先将裂纹扩展的Paris规则与有限元法相结合,建立了裂纹扩展的状态方程;其次通过主动Lamb波健康监测方法,利用时间延迟损伤因子对Lamb波信号进行处理,拟合获得各裂纹长度下对应的损伤因子函数关系,建立了裂纹扩展的观测方程;最后结合状态方程和观测方程所建立的裂纹扩展状态空间模型,分别利用辅助粒子滤波与标准粒子滤波算法,实现孔边裂纹扩展的寿命预测,其预测结果的对比表明,辅助粒子滤波在复杂结构的疲劳裂纹扩展预测中,结合了最新的观测值,可有效缓解粒子多样性匮乏现象,预测结果具备更高的精度,更适用于复杂结构在线寿命预测的实现。     

飞行器腐蚀环境智能监测节点的设计与实现

随着我国航空工业特别是舰载机等的发展,腐蚀检测与维护变得愈加重要,为提高飞行器腐蚀的检测与维护效率,基于腐蚀环境监测的需求,结合结构健康监测的理念,通过智能监测节点的设计对腐蚀环境进行在线监测,选定了环境监测参数,设计了湿润时间和电化学传感器及其测量电路,结合选定的温湿度传感器集成于节点上,节点设计有电池供电、内部数据存储和串口通信等。功能验证表明,传感器适用,测量电路正确,腐蚀环境智能监测节点能够实现对温湿度、湿润时间及电化学参数的测量。     

基于支持向量机的加筋板健康监测

故障样本缺乏是制约智能监测发展的重要原因。支持向量机(SVM)基于结构风险最小化原则,对小样本决策具有较好的学习推广性。将SVM的多类分类算法用于航空航天结构中的加强筋结构健康监测,并与BP神经网络进行对比研究,取得了满意的效果。试验表明:在小样本条件下,SVM具有比BP网络更好的分类性能。     

基于时间反转理论及压电阵列技术的损伤图像监测方法

结构损伤的监测、定位和辨识技术是结构健康监测研究中一个热点,也是当前研究的难点之一.针对结构损伤图像辨识研究的难点,分析了时间反转聚焦原理,结合压电阵列技术,提出了基于时间反转聚焦方法的板结构损伤图像监测方法,并进行了实验验证研究.实验结果表明该方法能较为有效地表征损伤特征和范围,实现简单,有助于结构健康监测的实用化.     

基于仿生硬件的无线传感器网络节点自修复方法

针对现有无线传感器网络节点硬件固定,不能重新配置的问题,设计了一种全新的基于仿生硬件的无线传感器网络节点自修复方法,采用仿生硬件实现动态可重构无线传感器网络节点,以使节点能够自主地、动态地改变自身的结构和行为,在其部分硬件失效情况下进行节点的仿生自修复.该研究提出了相关节点的仿生自修复方法,研制了基于现场可编程阵列的仿...