结构疲劳裂纹的非线性波动特征及其概率诊断与监测

项目名称： 结构疲劳裂纹的非线性波动特征及其概率诊断与监测

项目编号： No.51375414

项目类型： 面上项目

立项/批准年度： 2013

项目学科： 机械、仪表工业

项目作者： 苏众庆

作者单位： 香港理工大学深圳研究院

项目金额： 80万元

中文摘要： 疲劳裂纹的萌生、扩展、贯通会诱发工程结构的灾害性事故。将弹性波用于疲 劳裂纹诊断是一个在国内外得到广泛关注的课题。目前，基于波动理论的疲劳裂纹诊断大多位于线性范畴，即利用波的反射、透射、模态转变等宏观线性特征。但初始状态的疲劳裂纹往往不足以引起这些线性特征的改变。该研究以疲劳裂纹的介质非线性为基点，从介质非线性引发高频弹性波的非线性波动特征为切入点，对主动、在线、定量、可视化的疲劳裂纹诊断中的关键理论与方法展开攻关。该研究将定量揭示疲劳裂纹对弹性波的非线性调制机制；分析采用压电晶片而非传统探头捕获非线性波动特征的机理，为实现在线结构健康监测创造条件；基于二倍频非线性波动特征，构建疲劳损伤特征因子；建立压电主动传感网络支持的概率检测模式；开展丰富的物理模型试验，对所提理论与方法进行检验。其中，前两项机理研究为该课题的首要攻关内容。预期成果将有力提升现有理论与方法水平，并为产生有生命力的疲劳裂纹诊断与主动监测提供科学依据。

中文关键词： 结构疲劳裂纹；弹性波非线性特征；结构健康监测；概率诊断；主动传感器网络

英文摘要： Engineering structures experience continuous accumulation of fatigue cracks and deteriorate over their lifespans, potentially leading to catastrophic consequences. This concern has entailed substantial research efforts towards detection of fatigue cracks

英文关键词： Fatigue crack；Nonlinearity of elastic waves；Structural health monitoring；Probability-based characterization；Active sensor network