[发明专利]一种碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法

权利要求书

1.一种碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)依据Lamb波在待测碳纤维增强基复合材料结构中传播的频散曲线来确定致动频段，并根据所述致动频段向所述碳纤维增强基复合材料试样发射Lamb波，继而采集碳纤维增强基复合材料试样中传导的Lamb波信号；

(2)以碳纤维增强基复合材料在健康状态下的Lamb波为基准来确定当前的所述Lamb波信号的损伤指数，继而基于所述损伤指数来自动对所述Lamb波信号进行标签；

(3)利用连续小波变换方法对标签后的所述Lamb波信号进行处理以得到CWT图，并基于所述CWT图构建卷积神经网络模型，进而基于所述CWT图及所述Lamb波信号的数据标签来对所述卷积神经网络模型进行训练，以得到疲劳损伤诊断模型；

(4)将待测碳纤维增强基复合材料结构中传播的Lamb波对应的CWT图输入到所述疲劳损伤诊断模型，所述疲劳损伤诊断模型基于接收到的CWT图对待测碳纤维增强基复合材料结构进行疲劳损伤诊断；

其中，将预定数量的PZT传感器固定在碳纤维增强基复合材料结构的表面组成阵列，负责发射信号的PZT传感器称为致动传感器，负责接收信号的PZT传感器称为接收传感器，致动传感器与接收传感器之间组成的检测通道覆盖碳纤维增强基复合材料结构需要检测的区域；若诊断出待测碳纤维增强基复合材料结构出现疲劳损伤，则在PZT传感器组成的阵列图中标注不同检测通道的疲劳损伤诊断结果，出现疲劳损伤的检测通道组成的封闭区域即为待测碳纤维增强基复合材料结构出现疲劳损伤的位置。

2.如权利要求1所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：步骤(4)中，若诊断出待测碳纤维增强基复合材料结构出现疲劳损伤，则进一步确定待测碳纤维增强基复合材料结构出现疲劳损伤的位置，否则结束。

3.如权利要求1所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：损伤指数的计算公式为：

DI＝1-Corr²

式中，Corr为基准信号与损伤信号之间的相关系数。

4.如权利要求3所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：损伤指数DI值第一次大于等于0.72时的循环次数与之后循环次数所对应的数据均被视为损伤状态下的数据。

5.如权利要求1-4任一项所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：所述卷积神经网络模型包括四个卷积层。

6.如权利要求1-4任一项所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：步骤(1)中，将12个PZT传感器固定在碳纤维增强基复合材料的表面组成阵列，其中6个PZT传感器作为致动传感器发射信号，另外6个PZT传感器作为接收传感器接收信号。

7.如权利要求6所述的碳纤维增强基复合材料结构的疲劳损伤诊断方法，其特征在于：六个致动传感器与六个接收传感器之间组成36条检测通道，该36个检测通道覆盖了碳纤维增强基复合材料待检测的区域。