[发明专利]基于耦合机电阻抗的复合材料机翼损伤定位方法

摘要

本发明公开了一种基于耦合机电阻抗的复合材料飞机机翼损伤定位方法，首先，制备压电片阵列；其次，按预定的水平和竖直顺序，对粘接在飞机机翼无损区的压电片阵列施加激励，进行电导纳测试，确定检测频段和无损伤信号电导纳的随机误差分布，并设定损伤阈值；再次，对飞机有损区域进行电导纳信号测试，并计算其与无损状况下导纳信号的互相关系数；最后，对损伤进行互相关系数损伤阀值判断，以及损伤水平和垂直方向插值定位。本发明采用压电片阵列避免了由于压电片多次粘结造成的粘结界面不均匀的问题，提高了操作精度，采用互相关系数损伤阀值判断和损伤插值定位，不仅实现了损伤的检出，还实现了对损伤的定位。

主权项

一种基于耦合机电阻抗的复合材料机翼损伤定位方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)、将9个压电片组成的压电片阵列粘贴在圆形的接触片上，所述压电片阵列包括以接触片圆心为中心，在接触片的水平方向和竖直方向上各均匀设置的4个压电片以及设置在接触片圆心的压电片，进入步骤(2)；(2)、将接触片依次附着于待测结构的无损伤区域的n个测试点，按从左到右、从上到下的顺序对接触片上的压电片阵列施加高频电压激励，并依次接收压电片阵列反馈的无损电导纳信号，进入步骤(3)；(3)选取步骤(2)中接收到的无损电导纳信号的谐振幅值变化小于0.001S的频带作为检测频段，并确定无损伤信号电导纳的随机误差分布作为基准数据，计算每个压电片所得的n组无损电导纳中任意两组无损电导纳之间的互相关系数其中，N为采样点数；i为第i个采样点，i＝1,2,3…N；X_i和Y_i为任意两组测试的无损电导纳值；为X_i的平均值；为Y_i的平均值；为X_i的标准差和为Y_i的标准差；进入步骤(4)；(4)、计算步骤(3)中获得的获得9组，每组为个的互相关系数R的均值μ和均方差σ，设定损伤阀值TH＝μ‑3σ，进入步骤(5)；(5)、用可去除粘结剂将接触片附着于待测结构的第j个测试点，在步骤(3)确定的检测频段下，按从左到右的顺序对接触片上水平方向的压电片施加高频电压激励，并依次接受各压电片反馈的电导纳信号,其中j＝1,2,3…m，进入步骤(6)；(6)、将接触片上水平方向的各个压电片的电导纳信号与步骤(3)获得的接触片上任意一个压电片反馈的无损伤电导纳信号分别进行水平方向的互相关系数R_x的计算，若存在R_x小于损伤阀值TH，说明损伤存在，进入步骤(7)；若R_x均大于等于阀值TH，说明无损伤存在，继续进行下一个测试点的测试，进入步骤(5)；(7)、选取R_x值最小的压电片和与其相临的两个压电片进行损伤水平位置的计算，将R_x值最小的压电片的电导纳实部互相关系数以及与其相临的两个压电片的电导纳实部互相关系数代入公式得到三个方程，求解方程组得到损伤与压电片之间的水平距离x，其中，q＝1,2,3,4,5，R_xq为水平方向上第q个压电片的电导纳实部互相关系数；L_xq为损伤与压电片之间的距离；a和b为待定系数；p表示距离起标示作用；进入步骤(8)；(8)、在步骤(3)确定的检测频段下，按从上到下的顺序对接触片上竖直方向的压电片阵列施加高频电压激励，并依次接受各压电片反馈的电导纳信号，进入步骤(9)；(9)、将接触片上竖直方向的各个压电片的电导纳信号与步骤(3)获得的接触片上任意一个压电片产生的无损伤电导纳信号进行竖直方向的互相关系数R_y的计算，并找出R_y最小的压电片，进入步骤(10)；(10)、选取R_y值最小的压电片和与其相临的两个压电片进行损伤水平位置的计算，将R_y值最小的压电片的电导纳实部互相关系数以及与其相临的电导纳实部互相关系数代入公式得到三个方程，求解方程组得到损伤与压电片之间的竖直距离y，其中，k＝1,2,3,4,5，R_yk为竖直方向上第k个压电片的电导纳实部互相关系数；L_yk为损伤与压电片之间的距离；a′和b′为待定系数；p表示距离起标示作用。