[发明专利]一种工程结构方向性损伤主动监测与评估方法

摘要

本发明公开一种工程结构方向性损伤主动监测与评估方法，首先在待测结构上围绕待测区域布置若干组线性压电激励/传感阵列，使得所有阵列扫描监测的范围合并后能够覆盖整个待测结构区域；并分别采集结构健康状态下各组阵列所有激励/传感通道的Lamb波基准响应信号和损伤状态下的Lamb波响应信号，将二者对应相减，提取损伤散射信号；根据损伤散射信号及其相位之间的相干性，计算得到损伤方向信息和主激励器位置，对方向性损伤进行成像，得出损伤的位置和长度，从而分析、判定被监测结构的健康情况。此种方法能够提高对裂纹、结构断裂等方向性损伤的监测精确度，保障结构安全。

主权项

一种工程结构方向性损伤主动监测与评估方法，其特征在于包括如下步骤：(1)在待测结构上，根据待测区域的范围，围绕待测区域布置若干组线性压电激励/传感阵列，使得所有阵列扫描监测的范围合并后能够覆盖整个待测结构区域；(2)分别采集结构健康状态下各组阵列所有激励/传感通道的Lamb波基准响应信号；(3)分别采集结构损伤状态下各组阵列所有激励/传感通道的Lamb波响应信号；(4)将步骤(2)中得到的Lamb波基准响应信号与步骤(3)中得到的结构损伤后Lamb波响应信号对应相减，提取各组阵列所有激励/传感通道下的差信号，即损伤散射信号；(5)根据前述各组阵列得到的损伤散射信号及其相位之间的相干性，计算得到损伤方向信息和主激励器位置；所述步骤(5)的详细步骤为：(51)确定损伤散射信号相位相干性计算中所需的传感器数量2n，n为正整数，且小于各阵列所含压电元件数的1/2；(52)选定一组压电阵列，选择从该阵列其中一个端点开始第n+1个压电元件作为激励器，其两侧对称的2n个传感器所获得的损伤散射信号进行相位相干性计算，即在设定角度扫描范围内，按照激励器两侧传感器到激励器的距离以及扫描角度α，调整该2n个损伤散射信号的相位延时，确保来自该扫描角度的散射信号同步到达激励器两侧对称的2n个传感器上，并将该扫描角度下相位延时后的各损伤散射信号叠加，获得相干合成损伤散射信号；在扫描范围内，以一定的扫描角度间隔，调整扫描角度α，得到该激励器激励下所有扫描角度的相干合成损伤散射信号；(53)依此选择压电元件作为激励器直至距离该阵列另一个端点n个压电元件为止，重复步骤(52)，得到该阵列下所有扫描相干合成损伤散射信号；(54)重复步骤(52)、(53)得到所有阵列的扫描相干合成损伤散射信号；(55)求取所有扫描相干合成损伤散射信号中幅值最大的信号，以其所在的激励器为主激励器，并以其所在的扫描角度的垂直法相方向为损伤的方向；(6)基于损伤方向计算值和主激励器位置，对方向性损伤进行成像，得出损伤的位置和长度，从而分析、判定被监测结构的健康情况。