[发明专利]一种面向复合材料结构的冲撞击监控与能量评估方法

权利要求书

1.一种面向复合材料结构的智能全布局冲撞击监控与能量评估方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)冲撞击定位评估；对于冲撞击定位评估，由以下两步执行完成：①冲撞击区域辨识与初始位置评估；通过计算比较选定时间窗口的传感器输出信号的能量谱，发生冲撞击事件的位置区域能通过多传感器阵列所围实际区域来确定，相应的冲击能通过传感器输出能进行计算判定，如公式(1)：

其中，E_i是指一个传感器选定时间窗口的能量谱；s_exp是指选定传感器的输出信号数据；t₀是指选定时间窗口的初始时间点；t₁是指选定时间窗口的终结时间点；

②冲撞击精确坐标辨识与评估；

被识别出的冲撞击区是由四个传感器位置点为顶点的四边形区域所组成，设定应力波传播的初始角θ_i，根据4个传感器四点方向的初始角θ_i(i＝1,2,3,4)，通过每个传感器输出响应信号所求得的冲撞击位置，由基本的求解距离公式(4)计算表达：

L_i＝C_p(θ_i)×ΔT_i i＝1，2，3，4 (4)

其中，L_i是指冲撞击识别区中某一传感器与对应冲撞击评估位置点间的线性距离；C_p(θ_i)是指冲撞击力作用于复材结构上所产生应力波的相速度；ΔT_i是指TOF数据，即，冲撞击力作用时间点与某传感器响应到达时间的时差值，如公式(5)：

ΔT_i＝|t_a-t_f| (5)

其中，t_a是指某传感器响应到达时间；t_f是指重塑的冲撞击力作用的时间点；

当获得最小四边形面积时，对于未知冲撞击位置的精确评估，它通过四边形中心定位方法(公式(6)与(7))去计算实现

其中，M是指最小化四边形的面积，其定义为：

其中，x_i和y_i分别指最小化四边形顶点V_i(i＝1,2,3,4)在二维坐标系(x,y)中的坐标值；

(2)冲击能量评估；此评估过程采用了吸收能量分布AED评估法，它利用结构响应输出数据来分析和评估结构所吸收的能量分布状况；然而，AED评估方法是一种多径融合能量分布评估方法，它结合了能量分布平整过滤方法与基于像素网格优化的成像处理方法去实现冲击能量评估，以及通过结构吸收能量分布结果，去分析判定结构状态的实时表现，从而，确定由任意冲撞击产生的相应有限元结构分析模型FEM的阶数。