[发明专利]一种复合材料层合梁分层损伤位置检测方法

说明书

本发明公开了一种复合材料层合梁分层损伤位置检测方法，步骤包括：量测复合材料层合梁前10阶损伤前后的固有频率及损伤后的振型；计算固有频率相对变化率，并将其标准化；计算振型一阶导数的平方，并将其标准化；根据标准化的固有频率相对变化率和振型一阶导数的平方，计算前10阶单阶分层损伤指标，将前10阶单阶分层损伤指标连乘得到整体分层损伤指标；根据整体分层损伤指标最大值出现的位置确定分层损伤位置。本发明可用于分析复合材料层合梁分层损伤前后的固有频率和损伤后的振型，进而判断分层损伤位置。

技术领域

本发明公开了一种复合材料层合梁分层损伤位置检测方法，具体涉及复合材料层合梁结构损伤检测技术领域。

背景技术

复合材料层合梁结构在长期服役中易受冲击作用而产生细微的分层损伤。这些细微的分层损伤会积累、演变成危害整体结构安全可靠运行的宏观损伤。基于此，近年来各种无损检测方法得到快速发展，诸如超声波、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层合梁分层损伤检测。但这些方法一般需要预知分层损伤的大致位置，且分层损伤位置须易于接近，这在实际应用中较难满足。而基于复合材料层合梁的动力参数：固有频率和振型，形成分层损伤指标，用于检测复合材料层合梁分层损伤的研究尚未见报道。

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，提出了一种基于固有频率和振型结合的复合材料层合梁分层损伤位置检测方法。

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层合梁分层损伤位置检测方法，具体步骤包括：

步骤一、量测复合材料层合梁前m(m≥5)阶分层损伤前后的固有频率，计算固有频率相对变化率，并将其标准化；

步骤二、量测复合材料层合梁前m(m≥5)阶分层损伤后的振型，计算振型一阶导数的平方，并将其标准化；

步骤三、根据标准化的固有频率相对变化率和振型一阶导数的平方，计算前m阶单阶分层损伤指标，将前m阶单阶分层损伤指标连乘得到整体分层损伤指标；

步骤四、根据整体分层损伤指标最大值出现的位置确定分层损伤位置。

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)量测复合材料层合梁前m(m≥5)阶分层损伤前后的固有频率ω_j、

(2)计算固有频率相对变化率：

其中，j∈{1,2,...,m}为频率阶数。

(3)将固有频率相对变化率作[01]区间标准化：

其中，δω_j代表第j阶标准化的固有频率相对变化率。

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：

(1)量测复合材料层合梁前m(m≥5)阶分层损伤后的振型φ_i,j；

(2)计算振型一阶导数的平方：

其中，i∈{1,2,...,n}为振型测点，h为测点间距；

(3)将振型一阶导数的平方作[01]区间标准化：

其中，σ_i,j代表振型一阶导数的平方的标准化结果。

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：