项目名称: 考虑温度与载荷耦合作用的基于超声导波的飞行器结构损伤定量化监测方法

项目编号: No.51475067

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 机械、仪表工业

项目作者: 王奕首

作者单位: 厦门大学

项目金额: 84万元

中文摘要: 基于超声导波的结构健康监测技术是提高飞行器结构安全性和降低维护成本的重要手段,但超声导波诊断信号易受环境变化影响,导致损伤虚报或误报,降低损伤诊断结果的可靠性。本项目以飞行器结构为对象,探索超声导波在温度波动和外部载荷变化耦合作用下的传播特性变化的规律或机理,探讨如何利用导波频散特性发展损伤辨识技术和环境补偿算法,形成高可靠性的超声导波损伤定量化监测方法。研究内容包括:(1)温度波动和载荷变化耦合作用的超声导波传播特性变化机理,建立传感器-胶层-结构三者环境效应影响导波传播特性变化的参数化分析方法;(2) 基于多频率诊断结果融合和椭圆加权分布的损伤诊断成像方法;(3)发展基于频散曲线预测的环境补偿方法;(4)基于协整分析的对环境因素不敏感的损伤敏感特征提取方法。本项目研究成果对于提高超声导波损伤定量化技术的可靠性和成熟度,并促进该技术在飞行器结构完整性和安全评定上的应用具有重要意义。

中文关键词: 结构健康监测;超声导波;损伤定量化;环境效应;飞行器结构

英文摘要: Ultrasonic guided waves-based structural health monitoring (GWSHM) is an important mean to improve aerospace structures safety and reduce maintenance cost; However, guided wave signal are susceptible to environmental and operational variability, causing false or incorrect damage warnings that reduce reliability of damage diagnosis. This project focuses on health monitoring of aerospace structures, explores the fundamental mechanism of changing in propagation characteristics of guided waves under the coupling effect of temperature and external loads, investigates damage identification and environment compensation based on frequency dispersion under the effects of temperature fluctuations and loads change in order to form a reliabe quantitative monitoring based on guided waves. Research contents include: (1)coupling mechanism of ultrasonic guided waves and temperature fluctuations and load changes, setting up a parametric analysis method of sensitivity relations of ultrasonic guided waves between environmental changes and sensor-bonding agent-structure; (2)damage identification approach based on multi-frequency diagnosis results fusion and elliptical weighted distribution; (3) establishing an environmental compensation algorithm based on the dispersion curve prediction; (4) developing cointegration-based damage sensitive features extraction method, but not sensitive to environment factors. The project research results are of great significance for improving reliability and maturity of damage quantitative technology based on guided wave, and promoting its application in assessing integrity and safety of aerospace structures.

英文关键词: Structural health monitoring;Ultrasonic guided waves;Damage quantification;Environment effects;Aerospace structures

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