[发明专利]基于二维连续小波变换的夹芯复合材料无损检测方法

说明书

本发明涉及材料无损检测技术领域，具体为基于二维连续小波变换的夹芯复合材料无损检测方法。该检测方法，包括以下步骤：首先将数值分析所得结构第四阶模态振型通过公式求得模态振型曲率，然后使用二维连续小波变换对模态振型曲率进行处理，得到关于模态振型曲率的小波系数，利用得到的小波系数建立损伤识别指标。本发明所述的基于二维连续小波变换的夹芯复合材料无损检测方法，小波分析可以将模态振型曲率当作空间域信号，进行奇异点检测，因此可以很好地进行结构损伤信号的提取，检测结果显示损伤的中间位置也有明显凸起，能够有效地检测到损伤的大致位置、数量和大概长度。

技术领域

本发明涉及材料无损检测技术领域，具体为基于二维连续小波变换的夹芯复合材料无损检测方法。

背景技术

近年来，随着材料制备、机械加工等技术的发展，多用途、轻质量、低成本、力学性能优异的新型复合材料被越来越多的应用于各大工程领域，特别是食品包装、轻工机械等领域。

夹芯波纹板作为一种新型复合材料，是由上下面板和中间波纹夹芯通过焊接连接而成的复合材料，目前国内外已有部分学者对此种结构进行研究。目前，对此类夹芯波纹板的研究多集中在其静力学性能和受到外载荷冲击后的力学性能等的研究。该结构在加工和服役过程中难免会因为冲击载荷、疲劳等原因产生脱焊损伤，因此需要寻求一种有效的损伤检测方法对损伤进行识别，目前还没有针对此类夹芯波纹板的脱焊损伤分析方法方面的研究。

基于结构模态振型进行损伤检测，可以很好地定义损伤的位置等信息。在实际工程中，一般需要对较小损伤进行提前预测，但结构模态振型对小损伤不敏感，因此很难直接利用它来检测损伤，本专利将结构模态振型曲率作为损伤敏感参数进行夹芯波纹板脱焊损伤的识别。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了基于二维连续小波变换的夹芯复合材料无损检测方法，以弥补目前没有针对此类夹芯复合材料的脱焊损伤分析方法的缺陷。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

基于二维连续小波变换的夹芯复合材料无损检测方法，所述无损检测方法，包括以下步骤：

S1、使用商用有限元软件ANSYS建立夹芯复合材料三维模型，并对该模型建立有限元分析，得出最优模态振型用于损伤分析；

S2、将S1得出的最优模态振型通过中心差分法沿结构横向和纵向分别求取模态振型曲率；

S3、使用二维连续小波变换对模态振型曲率进行处理，得到关于模态振型曲率的小波系数；

S4、利用得到的小波系数建立损伤识别指标，用于无损检测夹芯复合材料。

优选的，S2中健康结构的振型曲率值将在平面上呈光滑分布，而损伤结构则将在损伤处出现峰值，因此振型曲率的计算对损伤的检测意义重大。

优选的，S4中小波可以将模态振型曲率当作空间域信号，进行奇异点检测，因此可以很好地进行结构损伤信号的提取。

优选的，所述S1的具体操作步骤为：

S1-1、通过设置参数得到夹芯复合材料的模态振型；

S1-2、设定夹心复合材料有损伤A和损伤B；

S1-3、对S2-1中的模态振型进行有限元分析，得到得到健康夹芯复合材料、损伤A夹芯复合材料、损伤A和B夹芯复合材料三者的前六阶的固有频率；

S1-4、分析对应固定频率，得出第四阶为最优模态振型，并用该阶模态振型进行后续计算。

优选的，所述S2中采用中心差分法沿结构横向和纵向分别求取振型曲率，中心差分法公式(1)如下：