[发明专利]一种复合材料板局部层间剥离位置检测方法

说明书

本发明公开了一种复合材料板局部层间剥离位置检测方法，步骤包括：量测复合材料板的振动变形；将振动变形代入板的剪应变公式得到剪应变；将二阶混合偏导算子作用到剪应变得到剪应变二阶混合偏导数；剪应变二阶混合偏导数与多精度Spline函数卷积得到多精度剪应变二阶混合偏导数；在多精度剪应变二阶混合偏导数中根据是否出现奇异峰值判断复合材料板局部层间剥离，并由峰值位置确定层间剥离位置。本发明可用于分析复合材料板的振动变形，进而判断是否存在局部层间剥离并定位层间剥离；该方法采用物理意义明确的多精度剪应变二阶混合偏导数作为损伤指标，不仅可以消除环境噪声的影响，还能显著加强损伤特征。

技术领域

本发明公开了一种复合材料板的损伤位置检测方法，具体涉及板结构损伤检测技术领域。

背景技术

复合材料板在冲击作用下易产生微小局部层间剥离，这些微小局部层间剥离会持续扩展导致结构发生分层屈曲甚至整体失稳破坏。因此，及时、有效地诊断复合材料板微小冲击局部层间剥离具有重要意义。目前，基于超声波、电磁场、涡流等的局部无损检测方法已被广泛应用于复合材料板局部层间剥离检测。但这些方法一般需要预知损伤的大致位置，且层间剥离位置须易于接近，这在实际应用中较难满足。而基于复合材料板的振动变形，形成具有明确物理意义的多精度剪应变二阶混合偏导数，并用于检测复合材料板局部层间剥离的研究还未见报道。

基于超声波、电磁场、涡流等的局部层间剥离检测方法对于测试环境中的噪声很敏感，在现场测试环境中，噪声成分很可能掩盖真实的局部层间剥离信息，影响检测效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的缺陷，提出了具有明确物理意义的复合材料板局部层间剥离多精度剪应变混合偏导检测因子，达到消除环境噪声影响，同时加强损伤信息特征的目的。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

本发明提出一种复合材料板局部层间剥离位置检测方法，具体步骤包括：

步骤一、量测复合材料板的振动变形，将振动变形代入板的剪应变公式得到剪应变；

步骤二、将二阶混合偏导算子作用到剪应变得到剪应变二阶混合偏导数；

步骤三、将剪应变二阶混合偏导数与多精度Spline函数卷积得到多精度剪应变二阶混合偏导数；

步骤四、在多精度剪应变二阶混合偏导数中根据是否出现奇异峰值判断复合材料板局部层间剥离，并由峰值位置确定层间剥离位置。

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤一的具体计算方式如下：

(1)获取复合材料板的振动变形w(x,y)；

(2)将w(x,y)代入板的剪应变公式得到剪应变γ_xy(x,y)：

其中，x、y、z分别为板的长度、宽度、厚度方向的坐标。

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤二的具体计算方式如下：

将二阶混合偏导算子作用到γ_xy(x,y)上，得到剪应变二阶混合偏导数

作为本发明的进一步优选方案，所述步骤三的具体计算方式如下：

将与多精度Spline函数Sp_u,v,s(x,y)卷积：

Sp_u,v,s(x,y)＝s^-1Sp(x-u)/s,(y-v)/s)