[发明专利]使用基于声学特征的技术来确定结构内的裂纹扩展长度的系统和方法

权利要求书

1.一种确定结构内的裂纹扩展的未知长度的方法，其特征在于，包括：

经由具有预定义幅度的谐波负荷引起的结构振动而产生的声波，在第一位置处测量和记录声学特征，所述具有预定义幅度的谐波负荷作用于所述结构上的第二位置，所述结构内部包含未知长度的裂纹扩展；以及

通过将测量和记录的声学特征与存储在数据库中的数值计算的声学特征进行比较，来确定所述结构内的裂纹扩展的未知长度，所述存储在数据库中的数值计算的声学特征包含数值计算的声学特征与数值模拟的裂纹扩展轨迹的各个阶段的对应裂纹扩展长度的至少一种关系，其中通过执行数值时间推进模拟，以获得数值模拟的裂纹扩展轨迹，并通过执行结构的稳态动态分析和振动声学分析，以获得数值模拟的裂纹扩展轨迹的所述各个阶段的数值计算的声学特征，来获得所述数值计算的声学特征；

所述执行数值时间推进模拟以获得数值模拟的裂纹扩展轨迹进一步包括以下操作：

在其上安装有至少有限元分析应用模块和边界单元法应用模块的计算机系统中，接收表示结构和已知在结构中引起裂纹扩展的负荷条件的有限元分析模型；以及

采用有限元分析应用模块，通过使用基于至少一种结构裂纹预测理论的有限元分析模型来执行时间推进模拟，获得在负荷条件下的结构内的数值模拟的裂纹扩展轨迹；

所述执行结构的稳态动态分析和振动声学分析，以获得数值模拟的裂纹扩展轨迹的各个阶段的数值计算的声学特征还包括以下步骤：

采用有限元分析应用模块，经稳态动态分析，获得受到谐波负荷的结构的结构表面节点速度分布，所述谐波负荷在预定义的频率具有预定义的幅度，且作用于结构表面上的声音产生位置，其中所述结构由对应于数值模拟的裂纹扩展轨迹的各个阶段中的每一个的有限元分析模型表示；以及

采用边界元法应用模块，使用基于振动声学计算理论的作为振动边界条件的结构表面节点速度分布，在声音接收位置处获得结构的数值计算的声学特征。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一位置包括位于所述结构的特征尺寸内的声音接收位置。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二位置包括所述结构的表面上的声音产生位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述裂纹扩展长度对应于所述数值模拟裂纹扩展轨迹的各个阶段。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述数据库中的所述至少一种关系中的每一个对应于所述声音接收位置、所述声音产生位置和所述谐波负荷的所述预定义的频率的组合。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述测量和记录的声学特征包括以Pa为单位的声压，或以分贝为单位的声压级。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述预定义幅度和所述谐波负荷的所述预定义频率导致所述声学特征在所述第一位置处记录至少30dB的可听见的声音。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测量和记录的声学特征包括音频文件。