[发明专利]复合材料损伤识别方法及系统

说明书

技术领域

本发明实施例涉及测试工程技术领域，尤其涉及一种复合材料损伤识别方法及装置。

背景技术

目前，为了达到民用飞机减重、减阻、减排的要求，并保证在未来民用航空市场上的竞争力，通常会在民机结构中应用纤维增强树脂基复合材料。复合材料具有优异的比强度、比刚度、抗疲劳和耐腐蚀性能，其整体式结构可减少构件数量，有效减轻飞机重量和装配复杂程度，提高飞机结构效率，延长使用寿命，降低使用和维护费用，其应用比例已成为衡量民机产品先进性的关键指标之一。

然而，飞机中的复合材料结构虽具有较好的力学性能，但由于其导电性能较差，若不采用相应的防护措施，会在遭受闪电冲击后产生灾难性的破坏，例如闪电冲击的高电压会击穿绝缘材料和局部结构，闪电冲击的高电流会使导电不连续处起火，造成材料烧蚀，进而引起飞机的机械性能大幅度下降。同时，当闪电附着在飞机上某个位置或邻近某位置放电时，闪电电流的瞬态过程会产生强大的闪电脉冲电磁场，在电磁耦合效应的作用下，将会有部分闪电能量传导或辐射到机载电子电气设备上，从而导致设备出现故障。

为防止复合材料结构中出现大规模的闪电冲击损伤，现有技术中的一种解决方案是：在复合材料试件上覆盖一层闪电冲击防护层。此方案能够在一定程度上保护飞机经受多次闪电冲击。但是，防护层的添加严重增加了飞机的结构重量和检修维护成本，在很大程度上抵消了采用复合材料所带来的性能提升。

为此，现有技术采用了另一种解决方案：在复合材料中掺入纳米颗粒，以在尽量少增加其重量的前提下提高其导电性。但是，在现有技术中，并不能够对因闪电冲击等因素引起的复合材料导电性能的损伤进行有效识别，严重威胁飞机的飞行安全。

发明内容

本发明提供一种复合材料损伤识别方法及装置，以在减少结构增重和无须对现有的复合材料的结构设计方案进行大幅度修改的情况下，有效实现对复合材料的损伤识别。

第一方面，本发明实施例提供了一种复合材料损伤识别方法，该方法包括：

检测在复合材料的目标识别区域设置的至少两条传感路径的电导率；

将所检测到的各条传感路径的电导率与预设的各条传感路径的基准电导率按照设定的算法进行对比分析，生成对应于所述各条传感路径或目标识别区域的损伤系数；

根据所述各条传感路径的损伤系数，计算预先设定的所述目标识别区域上各节点的损伤概率，通过分析所述损伤概率构建所述目标识别区域的损伤图像，以得到所述目标识别区域的损伤面积。

第二方面，本发明实施例还提供了一种复合材料损伤识别装置，该装置包括：

检测在复合材料的目标识别区域设置的至少两条传感路径的电导率；

将所检测到的各条传感路径的电导率与预设的各条传感路径的基准电导率按照设定的算法进行对比分析，生成对应于所述各条传感路径或目标识别区域的损伤系数；

根据所述各条传感路径的损伤系数，计算预先设定的所述目标识别区域上各节点的损伤概率，通过分析所述损伤概率构建所述目标识别区域的损伤图像，以得到所述目标识别区域的损伤面积。

本发明利用复合材料面内的电导率会随着因闪电冲击等因素引起的损伤大小的变化而变化这一特点，在复合材料的目标识别区域设置多条传感路径，进而通过检测这些传感路径的导电率，并将所检测的电导率与基准的电导率进行对比分析，来得到对应于目标识别区域的损伤识别结果。本发明提出的技术方案，一方面在减少结构增重且无须对现有的复合材料的结构设计方案进行大幅度修改的情况下，有效实现了对复合材料的损伤识别；另一方面通过分析所获取的多条传感路径的电导率来得到损伤识别结果，避免了因单条传感路径发生故障而引起的系统误差，提高了损伤识别的精度。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的一种复合材料损伤识别方法的流程示意图；

图2是本发明实施例一提供的一种电导率测量网络示意图；

图3是本发明实施例一提供的两类损伤系数计算方法的原理示意图；

图4是本发明实施例一提供的一种为传感路径定义的椭圆形影响区域的示意图；

图5是本发明实施例二提供的一种复合材料损伤识别装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。