损伤监测

摘要： π型钢-混凝土组合梁新型结构在服役期间长期处于疲劳荷载作用下,对其界面进行疲劳损伤监测是很有必要的。提出了一种基于压电陶瓷的主动传感波动监测方法并进行了监测试验,该方法通过对比每个传感器在健康状态以及不同疲劳加载次数状况下所接收到的时域信号和小波包能量的变化,来判断π型钢-混凝土组合梁界面的损伤状态。试验结果表明,增加循环荷载的疲劳次数,各传感器响应信号的时域信号幅值和小波包能量都会呈现出整体下降的趋势;时域信号分析和小波包能量分析均能反映试件的损伤程度,且小波包能量分析方法的敏感程度更高;π型钢-混凝土组合梁界面具有较好的疲劳黏结性能,基于压电陶瓷的主动传感监测方法具有可行性。

摘要： 为推动沥青混凝土路面损伤监测技术的发展,拓宽路面病害监测材料的选择范围,对路面监测用碳基材料及其复合材料的种类、应用方式及现状进行梳理,阐述该类材料在路用监测病害中的工作原理与应用特点,分析不同碳基材料及其复合材料对路面结构性能的影响特征,并针对沥青混凝土路面监测材料的选择与应用决策面临的问题与发展趋势进行详细的探讨与展望.

摘要： 为及时识别复合材料结构在使用过程中的损伤,本文提出了一种基于超声导波的复合材料结构损伤实时监测方法。该方法基于超声导波和典型相关分析,将复合材料结构完好状况的基线信号和损伤信号之间的相关系数定义为损伤指数,以此来表征复合材料结构完好状态,并通过实验确定了损伤阈值,从而实现对复合材料结构损伤的监测。

摘要： 飞机结构是飞机平台的基础,是确保飞机安全、长寿命使用的最重要的承力架构。随着航空技术的不断发展,飞机设计思想不断演变发展,对飞机机体结构性能也不断提出更高的要求。严酷的使用环境和严格的功能/性能综合要求,使得结构完整性面临重大挑战。飞机结构健康监测与管理技术具有实时性、在线性等优势,是保证结构安全性、降低维护费用的重要技术途径之一。从飞机结构完整性大纲出发,阐释飞机结构健康监测与管理技术的基本内涵、任务和实施方法,综述本领域国内外最新的技术进展,结合我国在飞机结构健康监测与管理技术领域的发展现状,展望了结构健康监测与管理技术发展趋势。

摘要： 随着我国高速铁路行业的迅速发展,对车辆的安全运营提出了更高的挑战,为了满足高速列车运行参量和关键结构状态实时监测需求,文章介绍了一种可用于高速列车关键结构件疲劳损伤检测的超声导波监测系统。首先对超声导波疲劳损伤检测机理进行了数学分析;然后介绍了监测系统的整体设计思路,以及压电超声传感器、超声导波检测仪等重要组成部分的工作原理及特征参数;最后,通过仿真分析与疲劳加载试验,验证了超声导波损伤监测系统用于关键结构的损伤监测识别的有效性和准确性。

摘要： 光学元件损伤是限制激光通量水平提高的重要因素之一。为快速、准确地检测光学元件损伤是否产生,支撑光学元件循环修复策略的使用,研究并提出了基于声发射技术的光学元件损伤检测方法,通过研究光学元件损伤产生的声发射信号特征,判断光学元件是否发生损伤,使用一种基于二次相关和相关峰精确插值(FICP)的时延估计算法,通过仿真验证了该算法的可行性,结合时差定位原理建立了损伤位置求解方法,并通过实验进行了验证。研究结果表明:该方法能从监测信号中快速地获得损伤的位置估计,其平均定位误差为8.61 mm,计算时间为0.143 s/次,对大口径光学元件的损伤在线监测具有应用潜力。

摘要： 借助水下爆炸容器模拟40 m水深环境,通过两组不同装药结构的水下混凝土模型进行同药量的单次爆破损伤试验。在爆破前、后分别采用压电陶瓷传感器主动监测法对混凝土试样沿炮孔中轴线方向进行了关键点的主动信号采集。通过对监测点信号的峰值、能量统计分析发现,沿炮孔方向接收信号逐渐增强,在炮孔底部近区接收信号的峰值和能量出现明显突变,对比不同装药结构下的突变点位置可看出炮孔底部装有高阻抗球和粗砂的试样,其突变点明显提前,表明其对炮孔下部保留混凝土部分的损伤深度小。最后结合EMD方法探究了爆破前后压电信号的频率规律。研究表明:水下消能爆破技术能够有效减弱钻孔爆破对基岩岩体的损伤,基于压电信号的损伤监测方法可用于水下钻孔爆破中岩体损伤深度监测。

摘要： 以纤维掺量为变量制作48个混凝土试件,压电陶瓷传感器作为信号激励器和信号接收器置于混凝土试件表面。基于压电效应对玄武岩-聚丙烯纤维增强高性能混凝土(BPHPC)的损伤进行实时监测。通过对单掺、混掺纤维混凝土的压电应力波信号进行分析,得到基于小波包分析法的损伤指数(DI),并拟合出纤维掺量-荷载-DI的函数关系。结果表明:通过外观损伤状态和压电应力波信号变化定性评价试件的健康状态,纤维的掺入能够降低混凝土的外观损伤程度;单掺纤维混凝土的试件应力波信号幅值比混掺纤维混凝土试件大;玄武岩纤维体积掺量为0.15%、聚丙烯纤维体积掺量为0.10%时试件的DI最小,当DI超过0.8时,可以认为试件被完全破坏;试验数据和试验现象吻合良好,通过压电陶瓷实时监测BPHPC损伤有较高的可行性。

摘要： 风力发电的核心部件是风力发电机组,随着我国近年来风力发电产业的不断扩展,风电机组的装机容量越来越大,风机叶片也越来越长,叶片发生损伤后,如果不能及时发现会造成严重后果。文章提出利用无人机进行风机叶片的巡检,以提高风机叶片监测的稳定性、可靠性和工作效率。

摘要： 碳纤维复合材料(carbon fiber reinforced polymer,CFRP)由于其轻质高强、抗疲劳等优势被广泛应用于航空航天领域。为确保材料使用的安全性,碳纤维复合材料的有效检测尤为重要。近年来,电阻抗层析成像(electrical impedance tomography,EIT)因其低成本、无辐射等优点已成为一种新兴的损伤监测方法并受到了广泛关注。针对电阻抗层析成像逆问题求解具有严重的病态性,提出了一种基于改进低秩稀疏正则化的电阻抗层析成像算法。首先,引入L_(p)伪范数,通过调节p的值来增强解的稀疏性、提高图像重建精度;其次,采用核范数作为解的低秩约束能有效利用先验信息提高重建质量;最后,通过分裂布雷格曼方法求解,增强算法的实时性,使成像速度保持在0.06 s。仿真与试验结果表明,改进低秩稀疏正则化算法能有效改善电极伪影、呈现出更加清晰的损伤细节并且具有较强的鲁棒性、实效性和适用性。

摘要： 声发射技术在飞机结构无损检测中的运用日益广泛,本文对声发射技术的发展现状、定位原理进行了介绍,并运用声发射技术完成了某型机静力试验的损伤监测.通过对采集的幅度、能量等信号参数进行分析,及时发现了飞机某部位结构的损伤.结果表明,声发射技术在飞机静力试验损伤监测中可及时捕捉裂纹形成和扩展的过程,对发现金属结构损伤具有一定优势,避免造价高昂的飞机在试验过程中发生大的结构性破坏,从而为飞机结构的损伤容限设计提供参考.

摘要： 鉴于传统的BP网络的速度慢和局部极小值问题，以及针对基于实验数据训练神经网络存在样本不足的缺陷，文中提出了利用径向基函数(RadialBase Functjon，简记为RBF)神经网络通过有限元方法对含有脱层损伤的复合材料试件进行数值模拟，把前五阶弯曲模态频率进行修正，以修正后的前五阶弯曲模态频率再经过归一化处理构建训练样本的新思路，将实验模态分析结果经归一化处理后送入训练好的RBF神经网络进行预测，从而实现对编制复合材料梁的脱层损伤定位和损伤程度评估。最后给出了编织复合材料结构损伤大小伤识别及定位的算例，仿真结果表明RBF神经网络速度快，稳定性好，精度高，在复合材料结构损伤监测中具有光明的应用前景和重要的工程应用价值。

摘要： 高频机电阻抗法(EMI)对结构早期出现的损伤非常敏感,在近几年得到了广泛的关注.高频工作时易激发出结构的高阶振动模态,这样传统的Euler-Bernoulli梁理论或Timoshenko梁理论都有所不足.同时,对于拉剪刚度模量比或者厚跨比较大的梁,也需要采用高阶梁理论来较精确刻划其复杂的变形状态.本文以上下表面粘贴有压电片且承受反相电场激励的深梁为模型,建立了基于机电阻抗法的结构损伤监测理论分析模型.从高阶梁理论出发,给出了回传射线矩阵分析列式,推导了耦合结构体系的电阻抗信号的解析表达式.最后,与Timoshenko梁理论得到的结果进行了比较,以说明在EMI信号定量分析中采用高阶理论模型的必要性.

摘要： 如何获得机械系统大量反映实际运行状态的故障特征样本,是制约智能诊断方法走向工程应用的瓶颈.若能采用数值模拟/仿真分析手段,建立复杂机械系统高精度仿真分析模型,以及进行高性能仿真分析,获得故障特征样本,从而激活智能诊断方法,具有重要的学术意义和应用价值.本项目针对复杂机械传动系统损伤故障诊断过程中故障特征信息缺乏的瓶颈问题,系统地研究传动系统损伤故障诊断中的损伤模拟和识别问题,为机械系统损伤监测与识别提供理论依据和方法指导.

摘要： 飞机结构损伤监测是飞机全尺寸疲劳试验和判定服役飞机的结构是否安全、能否延寿及保证飞行安全的关键.针对飞机结构损伤特点提出利用智能涂层原位主动监测飞机结构疲劳裂纹的萌生及扩展的新方法.通过智能涂层/基体系统的疲劳裂纹萌生、扩展行为的实验研究和数值仿真,阐明智能涂层裂纹损伤监测方法的机理,确定利用智能涂层表征结构疲劳裂纹萌生和扩展的临界条件,从而实现基于智能涂层的结构疲劳裂纹监测,为全机疲劳试验、飞机定寿和延寿及飞机结构健康监测提供新技术并推广应用于其它重要装备如海上平台、桥梁、高铁、潜艇、核电站等的结构健康监测.

摘要： 雷电流的严重威胁使得飞机复合材料结构的雷击损伤监测成为新的需求,而对雷击附着点进行定位是实现损伤监测的基础.雷电流作用过程中产生的声冲击信号可以提取出来作为附着点定位的特征信号,进而可借助简单的十字定位法实现附着点的定位.但由于声冲击信号为宽带信号,包含的频率成分复杂,且不同频率成分的信号混叠严重,使得波达时间等信息难以识别,严重影响定位的精度.利用等效窄带响应获取方法对声冲击响应信号进行窄带响应提取,以消除不必要的频率成分的影响,提高时间信息的提取精度.同时,考虑到复合材料结构的各向异性对信号传播的影响,测量了窄带信号沿不同方向传播时的群速度并求取平均值来用于计算,从而提高雷击附着点定位的精度.对复合材料进行的敲击及雷击定位实验结果证明了所提方法的有效性.

摘要： 在对复杂航空结构的Lamb波损伤成像中,Lamb波频散容易使信号波包发生扩展和变形,从而降低信号的分辨率,并最终影响损伤监测结果,Lamb波频散补偿已成为急需解决的一个重要问题.而目前常用的频散补偿方法需要理论计算Lamb波频散曲线,难以适用于复杂航空结构.为此,本文利用现场直接测得的相对波数曲线进行线性频散信号构建(Linearly-dispersive signal construction,LDSC)的频散补偿处理,解决了航空复杂结构中Lamb波频散难以补偿的问题.然后,将LDSC用于延迟叠加损伤成像中,以实现高分辨率损伤成像.而且,为了降低多反射的复杂航空结构形式对成像结果的影响,引入了1.5波峰正弦调制的准宽带Lamb波激励波形,最后通过在真实复杂的某型号飞机大梁结构上的实验验证,证明了所提方法的有效性.

摘要： 主动Lamb波方法作为一种结构健康监测方法,近年来一直是国内外研究的重点。本文通过对主动Lamb波的研究,提出了两种复合材料结构健康监测的损伤指数。首先通过对碳纤维复合材料平板进行损伤模拟试验,对两种损伤指数进行了有效性验证。然后通过主动Lamb波监测碳纤维多筋加强层压壁板的静力压缩试验,用两种损伤指数对监测部位进行了损伤监测分析。研究结果显示,两种损伤指数可以对复合材料进行损伤定性和定量。

摘要： 利用电液伺服加载系统,采用单轴压缩等幅疲劳试验方式,对含预制裂隙30°、45°、60°及90°的类岩试样进行循环加载试验,借助疲劳损伤在线监测辅助试验系统、动态信号测试分析系统及超声波测试仪器对试样疲劳劣化过程进行损伤参数、轴向应变和声学参数的试验研究.研究发现:基于系统分析方法和信号处理技术,得到对损伤过程反应敏感的损伤参数A值,由A值曲线可以描述出模型试样疲劳劣化的三阶段变化规律:疲劳裂纹萌生阶段、疲劳裂纹扩展阶段及疲劳裂纹快速扩展阶段.对循环荷载作用下试样轴向应变—循环次数比曲线进行分析,可以将试样的疲劳劣化过程分为:初始变形阶段、等速变形阶段及加速变形阶段.试样超声波纵波波速随疲劳损伤的发展呈较明显的倒S形三阶段衰减规律,纵波波速随预设裂隙倾角的增大而减小.文中通过三种不同测试方法测得的试样疲劳劣化三阶段基本对应.此外,模型试样波形包络线及波形相关系数随疲劳损伤累积反应较敏感,但首波波幅变化不够稳定.研究结果可对长期交通荷载作用下的岩质边坡疲劳劣化机理及在役边坡工程服役寿命预测提供理论依据.

摘要： 利用电液伺服加载系统,采用单轴压缩等幅疲劳试验方式,对含预制裂隙30°、45°、60°及90°的类岩试样进行循环加载试验,借助疲劳损伤在线监测辅助试验系统、动态信号测试分析系统及超声波测试仪器对试样疲劳劣化过程进行损伤参数、轴向应变和声学参数的试验研究.研究发现:基于系统分析方法和信号处理技术,得到对损伤过程反应敏感的损伤参数A值,由A值曲线可以描述出模型试样疲劳劣化的三阶段变化规律:疲劳裂纹萌生阶段、疲劳裂纹扩展阶段及疲劳裂纹快速扩展阶段.对循环荷载作用下试样轴向应变—循环次数比曲线进行分析,可以将试样的疲劳劣化过程分为:初始变形阶段、等速变形阶段及加速变形阶段.试样超声波纵波波速随疲劳损伤的发展呈较明显的倒S形三阶段衰减规律,纵波波速随预设裂隙倾角的增大而减小.文中通过三种不同测试方法测得的试样疲劳劣化三阶段基本对应.此外,模型试样波形包络线及波形相关系数随疲劳损伤累积反应较敏感,但首波波幅变化不够稳定.研究结果可对长期交通荷载作用下的岩质边坡疲劳劣化机理及在役边坡工程服役寿命预测提供理论依据.

摘要： 一种高损伤敏感性的桁架结构损伤实时监测系统，属于结构健康监测领域。包括双向加速度传感器子系统、数据采集子系统、数据分析子系统、损伤定位结果实时显示子系统、决策子系统；数据分析子系统调用数据采集子系统的双向加速度信号基于发明的高损伤敏感性的桁架结构损伤实时监测方法进行损伤识别；若有损伤杆再用无损检测技术检测其损伤程度进而做出更换或维修的决策。本发明的突出优势是对桁架杆微小损伤即5％以下的刚度降低的高敏感性，有利于在损伤初期更早地发现损伤杆；本发明无需任何系统识别和矩阵运算过程，计算速度快、精确度高、当使用无线传感器时节省能耗，加上其对小损伤的超高敏感性，使其在实际工程中具有较高的应用价值。

摘要： 一种高损伤敏感性的桁架结构损伤实时监测系统，属于结构健康监测领域。包括双向加速度传感器子系统、数据采集子系统、数据分析子系统、损伤定位结果实时显示子系统、决策子系统；数据分析子系统调用数据采集子系统的双向加速度信号基于发明的高损伤敏感性的桁架结构损伤实时监测方法进行损伤识别；若有损伤杆再用无损检测技术检测其损伤程度进而做出更换或维修的决策。本发明的突出优势是对桁架杆微小损伤即5％以下的刚度降低的高敏感性，有利于在损伤初期更早地发现损伤杆；本发明无需任何系统识别和矩阵运算过程，计算速度快、精确度高、当使用无线传感器时节省能耗，加上其对小损伤的超高敏感性，使其在实际工程中具有较高的应用价值。

摘要： 本发明实施例提供一种损伤监测装置、损伤监测及补偿系统及方法，由于按照预设周期或根据预设条件来确定接收端损伤的参数和/或发射机损伤的参数，以进行补偿或校准，这样，能够有效降低计算的复杂度和系统能耗，并且，由于接收端损伤的参数以及发射端损伤的参数并不是快速变化的，按照预设周期或根据预设条件来确定这些参数以进行补偿或校准，并不会影响补偿或校准的效果，从而能够保证系统的性能。

摘要： 本发明公开了一种基于主动Lamb波损伤指数的工程结构损伤监测方法，其包括下列步骤：(1)在待测结构上布置压电片组成N条压电监测路径；(2)获取每条监测路径的基准信号；(3)获取每条监测路径的损伤散射信号；(4)计算每条监测路径的损伤指数；(5)根据计算得到的损伤指数，判断结构的损伤状况。本方法应用了压电激励器/传感器对，组成监测路径，计算每条监测路径的损伤指数进行结构损伤判断，信号处理过程简单，损伤特征参数提取方便，对结构损伤指示明显，方法简单易行。

摘要： 本发明实施例提供一种损伤监测装置、损伤监测及补偿系统及方法，由于按照预设周期或根据预设条件来确定接收端损伤的参数和/或发射机损伤的参数，以进行补偿或校准，这样，能够有效降低计算的复杂度和系统能耗，并且，由于接收端损伤的参数以及发射端损伤的参数并不是快速变化的，按照预设周期或根据预设条件来确定这些参数以进行补偿或校准，并不会影响补偿或校准的效果，从而能够保证系统的性能。

摘要： 一种基于损伤特征参数提取算法的裂纹损伤监测方法，包括获取光纤光栅传感器的光谱，对光谱进行Hilbert变换得到主峰数目，并针对每一传感器对应的反射光谱峰值；通过对光纤光栅光谱的求取质心来近似求解光纤光栅光谱的中心波长；将采集到的光谱区域依据光谱能量一半的位置作为光谱边界进行划分，提取光谱宽度；在所确认的光谱边界范围内，提取该区域对应的有效光纤光栅光谱数据信息。本发明相对于现有技术其它方法，不容易受到设定阈值和求取斜率的影响，利用求取质心的办法近似求解光纤光栅光谱的中心波长，进一步校正了中心波长的偏差。

摘要： 本发明公开了一种用于复合材料板结构损伤监测的Lamb波损伤概率成像方法，属于复合材料板类工程结构健康监测领域。该方法利用激励/传感阵列技术，通过加载Lamb波信号采集复合材料板结构完好状态下的基准信号和损伤状态下的监测信号，然后采用小波分析手段，提取损伤的能量差异系数，并预测损伤的存在位置，最后利用概率成像方法获得结构损伤图像。本发明能快速有效地实现复合材料板结构的损伤识别，损伤识别精度高，具有较好的工程应用价值。

摘要： 本发明公开了一种基于主动Lamb波损伤指数的工程结构损伤监测方法，其包括下列步骤：(1)在待测结构上布置压电片组成N条压电监测路径；(2)获取每条监测路径的基准信号；(3)获取每条监测路径的损伤散射信号；(4)计算每条监测路径的损伤指数；(5)根据计算得到的损伤指数，判断结构的损伤状况。本方法应用了压电激励器/传感器对，组成监测路径，计算每条监测路径的损伤指数进行结构损伤判断，信号处理过程简单，损伤特征参数提取方便，对结构损伤指示明显，方法简单易行。

摘要： 本发明提供了一种风机叶片损伤监测装置及其监测方法，解决了现有的叶片健康监测装置以及方法无法全部覆盖叶片且传感器易发生故障的问题。本发明提供了一种风机叶片损伤监测装置，使用位于风机端的叶片监测相机和音频采集设备采集叶片的音频数据和叶片的图像数据，并通过叶片监测边缘计算单元和位于升压站中的叶片音视频监测系统工作站处理叶片的音频数据和叶片的图像数据，并根据不同的处理结果将叶片音频数据和叶片图像数据打包上传至云服务器，最终依据叶片音频数据和叶片图像数据的处理结果对整个设备进行维护。本发明还提供了一种风机叶片损伤监测装置的监测方法，用于分析处理上述装置所采集到的叶片音频数据和叶片图像数据。

摘要： 发明提供一种道岔尖轨损伤远程监测系统及其监测方法。道岔尖轨损伤远程监测系统及其监测方法，包括：将待测道岔尖轨分成若干监测区间，每个区间按照一定顺序布置传感器阵列，该阵列能发出以及接收超声波信号；利用伪随机码正交调相方法产生lamb波超声信号，避免直达波与反射波时间上混叠的问题；控制传感器接发超声lamb波信号，得到数据；利用频散分析得到lamb波在道岔尖轨中的频散曲线，进而得到lamb波的实际波速；利用小波变换得到lamb波的传播时间；利用椭圆算法实现损伤监测与定位。解决了直达波与反射波时间上混叠问题，反射波峰值功率提高，可以监测微小损伤，提升损伤监测精度，同时能做到远程监测，节省人力，提升监测效率。