[发明专利]一种板形结构的损伤检测方法

说明书

本发明涉及一种板形结构的损伤检测方法，该方法包括如下步骤：S1：压电换能器阵列布置于板形结构；S2：建立基准数据库；S3：采集待测板形结构的当前信号及当前温度；S4：计算差信号，差信号＝基准数据库内与当前基线信号‑当前信号；S5：根据差信号和与当前基线信号计算损伤指数，若损伤指数超出预设阈值，则判断待测板形结构出现损伤，若损伤指数未超出预设阈值，则判断待测板形结构未出现损伤。该损伤检测方法采用温度补偿的方式，在通过压电换能器对板形结构的损伤检测过程中，削弱由于温度变化较大所产生的影响，提高检测精度，避免存在安全隐患。

技术领域

本发明涉及结构检测技术领域，具体涉及一种轨道车辆板形结构的损伤检测方法。

背景技术

目前，压电智能检测技术作为结构健康检测技术的一种，能够进行区域检测，易于与结构融合，在复合材料和金属结构损伤检测中应用广泛。现有技术中，通过压电换能器对结构损伤进行检测的方法中，由于检测环境多处于室内，环境条件相对稳定，因此没有考虑到温度对检测结果的影响，但温度的变化会使得结构出现热胀冷缩的现象，影响待检测结构内的波的传播，进而影响结构损伤检测的精度。

而对于如动车组车体的关键部位进行损伤检测时，由于外界环境温度的变化或者如列车运行时的处于工作状态的变压器温度和处于停止状态下的变压器温度差别较大，位于其周围的关键结构的温度也相应的升高，此时若对这些关键结构进行损伤检测，采用压电换能器检测但不考虑温度的因素，其检测精度受影响，存在较大的安全隐患。

发明内容

本发明的目的是提供一种板形结构的损伤检测方法，采用温度补偿的方式，在通过压电换能器对板形结构的损伤检测过程中，削弱由于温度变化较大所产生的影响，提高检测精度，避免存在安全隐患。

为解决上述技术问题，本发明提供一种板形结构的损伤检测方法，该方法包括如下步骤：

S1：压电换能器阵列布置于板形结构；

S2：建立基准数据库：

(1)压电换能器以特定激励频率激发无损伤的板形结构，以产生兰姆波；

(2)采集多组基线信号及与其对应的温度，各所述基线信号为所述兰姆波的第一个到达波的特征值；

(3)将各组所述基线信号及与其对应的温度存储于所述基准数据库内；

S3：以与S2中(1)、(2)相同的方法采集待测板形结构的当前信号及当前温度；

S4：计算差信号，所述差信号＝当前基线信号-当前信号，所述当前基线信号为所述基准数据库内与所述当前温度对应的基线信号；

S5：根据差信号和与所述当前基线信号计算损伤指数，若所述损伤指数超出预设阈值，则判断所述待测板形结构出现损伤，若所述损伤指数未超出所述预设阈值，则判断所述待测板形结构未出现损伤。

本发明的检测方案是将压电换能器作为激励器，利用其逆压电效应将电压激励信号转变为在板形结构传播的应力Lamb波(兰姆波)，Lamb波传播到作为传感器的压电换能器附近，利用其压电效应将机械振动信号转变为电压信号输出。由于电压激励信号是一定的，通过对比分析待测电压信号与板形结构完整状态下的电压信号，即采用基线法来判断该板形结构是否出现损伤。其中，板形结构并不限于平板结构，也可以有相应的曲面结构，其在厚度方向上的尺寸要小于其长度方向上的尺寸和宽度方向上的尺寸，使得压电换能器以特定激励频率激发后，能够产生兰姆波而不是瑞利波即可。

将压电换能器阵列布置于板形结构上，可根据板形结构的具体情况对压电换能器阵列进行设计，其具体数量不做限制，因此，对于体积较大的板形结构来说，增加压电换能器的数量即可，适用于大区域的板形结构的损伤检测。