基于Lamb波和匹配追蹤方法的結(jié)構(gòu)損傷定位

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1、、第43卷第2期2011年4月南京航空航JournalofNanjingUniversity天大學(xué)ofAeronautics學(xué)報&AstronauticsV01．43No．2Apr．201l基于Lamb波和匹配追蹤方法的結(jié)構(gòu)損傷定位馮勇明周麗(南京航空航天大學(xué)航空宇航學(xué)院李真，南京，210016)摘要：提出一種基于Lamb波和字典庫為Chirplet原子的匹配追蹤方法的板結(jié)構(gòu)損傷定位方法。首先針對Lamb波監(jiān)測的特點(diǎn)，提出了匹配追蹤方法的快速實(shí)現(xiàn)方案，將信號分解為多個Chirplet原子的線性組合；然后建立了Lamb的彌散效應(yīng)與Chirplet原子的調(diào)頻斜率之間的關(guān)系

2、，表明Chirplet原子能準(zhǔn)確地匹配失真變形的窄帶脈沖信號，并能識別Lamb波的模態(tài)；根據(jù)損傷前與損傷后的信號差，提出了一種可以分辨多損傷散射信號的損傷定位方法。最后通過數(shù)值仿真、各向同一t*---板結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)和蜂窩夾層復(fù)合材料結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了該方法的可行性和有效性。關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測；Lamb波；匹配追蹤方法；Chirplet原予；損傷定位’中圖分類號：TP206文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1005—2615(2011)02—0184—07StructureDamageLocalizationBasedonLambWavesandMatchingPursuitsFen

3、gYongming，ZhouLi，LiZhen(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：AdamagelocalizationmethodforplatestructureisdevelopedbasedonLambwavesandmatchingpursuitmethodwithChirpletdictionary．Firstly，asignalprocessingmethodisdevelopedU

4、S—ingmatchingpursuits．ItcandecomposeLambsignalsintoalinearexpansionofseveralChirpletatomswithafastoperationspeed；Secondly，therelationshipbetweenLambwave7SdispersionandChirplet7Schirprateisdeveloped．ItshowsthattheChirpletatomcanmatchthedispersionpulseaccurately，anditcanbeusedtoidentifyth

5、emodesofLambwaves；Thirdly，amethodfordamagelocalizationisdevel—opedbasedonthedifferencebetweentherawsignalsandthedamagedsignals．Itcandistinguishtheoverlappedsignalsreflectedfromseveraldamages．Theeffectivenessandaccuracyareverifiedbysimula—tion，experimentsofisotropicplatestructureandhoney

6、combsandwichofcarbonfibercompositestruc—ture．Keywords：structurehealthmonitoring；Lambwaves；matchingpursuitmethod；Chirpletatom；dam—agelocalization結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)(Structurehealthmonitor—ingsystem，SHMS)可以近乎實(shí)時地反映出飛行器結(jié)構(gòu)的狀況，降低結(jié)構(gòu)維護(hù)費(fèi)用，提高安全可靠性，延長其使用壽命以及預(yù)測結(jié)構(gòu)失效，越來越引起人們的重視?；趯?dǎo)波的健康監(jiān)測方法被認(rèn)為是基金項(xiàng)目(CX09B一收稿日期通訊作

7、者很有前景的主動監(jiān)測方法‘卜引，通過監(jiān)測損傷對導(dǎo)波傳播的影響得出損傷相關(guān)信息，可以對桿、梁、板、殼等常見結(jié)構(gòu)進(jìn)行大范圍、長距離的監(jiān)測。板結(jié)構(gòu)監(jiān)測中，最常用的應(yīng)力波為I。amb波，而I。amb波信號具有彌散效應(yīng)和復(fù)雜的模態(tài)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象，對監(jiān)測：國家自然科學(xué)基金(10572058)資助項(xiàng)目；航空基金(2008ZA52012)資助項(xiàng)目；江蘇省研究生培養(yǎng)創(chuàng)新工程070Z)資助項(xiàng)目。：2010-08—31；修訂Et期：2010-1l一30：周麗，女，教授，博士生導(dǎo)師，1963年4月生，E—mail：lzhou@nuaa．edu．cn。第2期．馮勇明，等：基于Lam