[发明专利]利用Lamb波能量传播衰减谱的工程结构裂纹损伤检测方法无效

专利信息
申请号: 201210445590.X 申请日: 2012-11-09
公开(公告)号: CN102967656A 公开(公告)日: 2013-03-13
发明(设计)人: 王强;江兵;王晶 申请(专利权)人: 南京邮电大学
主分类号: G01N29/11 分类号: G01N29/11
代理公司: 南京经纬专利商标代理有限公司 32200 代理人: 许方
地址: 210003 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 利用 lamb 能量 传播 衰减 工程 结构 裂纹 损伤 检测 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及一种板壳类工程结构主动Lamb波裂纹检测的方法。

背景技术

随着对结构安全性、可靠性要求的不断提高,结构损伤的检测和诊断日益引起人们的高度重视,尤其是针对裂纹损伤的检测,为了防止结构损伤所带来的灾难或损失,必须对结构进行有效的快速检测。

板壳类结构是较为典型的一种工程结构,裂纹损伤是该类结构的一种常见损伤形式。由于在板壳类结构中激发超声波时,会形成Lamb波导波,传播特性十分复杂,常规的超声波技术难以直接进行损伤检测;同时,超声波探伤主要是依靠反射波来反映损伤情况,需要逐点进行扫描,而当结构尺寸较大时,这样的逐点检测的方式效率很低,而且复杂的结构形式往往会进一步限制检测点,如大角度弯曲;此外,当裂纹损伤往往会平行于入射波方向,很难引起入射方向的反射。Lamb波是导波的一种,具有衰减慢、传播距离远、对微小损伤敏感等特点,单个点激发出的Lamb波可以向四周扩散传播,摆脱了对方向的限制,因此近些年来被研究用于结构损伤在线诊断与监测,尤其针对板壳类工程结构。采用Lamb波技术对裂纹进行检测是当前的一个研究热点,然而,目前该领域大多数的研究成果都是采用损伤状态与健康状态下的响应信号进行对比,根据信号差异实现裂纹损伤的检测,这种以健康状态下的响应信号为基准的检测方法,实用性也较差,尤其是已经发生裂纹损伤的结构,由于无法获取到基准信号,也就无法对已有损伤进行检测和评估。

基于以上考虑,本发明人对现有的Lamb波板壳类结构裂纹损伤检测方法进行了改进,本案由此产生。

发明内容

本发明的目的,在于提供一种利用Lamb波能量传播衰减谱的工程结构裂纹损伤检测方法,其以选定Lamb波模式的波包能量为特征参数,根据检测路径上Lamb波能量传播衰减谱中的突变,发现和检测裂纹损伤,提高检测系统的效率和稳定性。

为了达成上述目的,本发明采用的技术方案是:

一种利用Lamb波能量传播衰减谱的工程结构裂纹损伤检测方法,包括如下步骤:

(1)在待检测的工程结构上确定一条检测路径,以该路径的一端作为激励信号加载点,并在路径上按照一定的间隔确定n个响应信号采集点Si,其中i=1,2,3,…,n,n为自然数,激励信号加载点与响应信号采集点Si处于同一直线;

(2)在激励信号加载点利用超声探头在待检测的工程结构中激发出Lamb波,同时,依次在各响应信号采集点采集结构的响应信号fi,其中i=1,2,3,…,n,具体内容为:

(21)通过函数发生器和功率放大器将Lamb波超声激励信号加载到位于激励加载点A的超声探头上,以一定的时间间隔,向结构中激发激励信号,并在结构中产生一定模式的Lamb波;

(22)采用另一超声探头,依次在选定的信号采集点Si上采集结构响应信号fi,所有响应信号的采集均以步骤(21)中的激励信号为触发信号,以保证各信号采样时刻的一致性;

(3)提取所有响应信号fi中同一模式的波包能量作为特征参数,按照各响应信号对应的传播距离,得到该模式信号的能量传播衰减谱;

(4)根据步骤(3)得到的Lamb波选定模式能量传播衰减谱中存在的突变情况,检测出当前检测路径下的结构裂纹损伤的发生和位置;

(5)选择检测路径的另一端为激励信号加载点,重复上述(1)-(4)步骤,完成检测路径反方向上的裂纹检测;

(6)在检测范围内选择确定另一条检测路径,重复上述(1)-(5)步骤,直至完成工程结构待检测范围内所有路径和位置的裂纹检测,对于同一位置的裂纹损伤,进一步根据不同方向上Lamb波能量传播衰减谱的突变大小,判断裂纹损伤的方向。

上述步骤(21)中,所述的激励信号为窄带信号,选择其合适的中心频率选择以激发出单一模式或以某种模式为主的Lamb波信号。

上述步骤(4)和(5)中,根据Lamb波波包能量传播衰减谱中的快速衰减拐点,确定裂纹损伤的位置,并以衰减幅度最大的检测路径垂直方向为裂纹方向。

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