[发明专利]一种轻材点阵夹芯结构高频动态响应测试方法

说明书

本发明提供了一种轻材点阵夹芯结构高频动态响应测试方法，基于模态参数的无损检测方法，利用非接触式激光测振仪对点阵结构的但侧面板进行全场动态扫描。通过用matlab对时域信号进行信号处理，得出高频激励下的频响函数，由频响函数的共振峰得出局部共振频率，做出共振频率下的振型图即可实现损伤识别的目的。通过数值模拟与实验检测结果均表明，采用高频激励检测技术，能快速有效的对结构中损伤进行定位识别。

技术领域

本发明涉及结构健康监测领域，尤其涉及一种基于高频动态响应的结构健康监测方法。

背景技术

点阵夹芯结构作为一种具有超轻质、高比强度、高比刚度、超强韧等性能新型多功能材料，广泛应用于航空航天、交通运输、国防军事等领域。作为典型的多孔材料，点阵材料的密度远低于传统的固体材料，采用点阵复合夹芯结构可以比相同性能的传统金属结构质量轻70％。点阵夹芯结构是理想的抗爆炸、弹道冲击的轻质结构材料。利用点阵夹芯结构来代替现有的军事装甲结构便可在保证强度一定时减轻重量并有效提高结构对弹道和爆炸冲击的保护目前大多数研究均着重于结构的动态响应弹道冲击和爆炸产生的冲击波的冲击。由于点阵材料构型复杂，在制造或使用过程中容易形成各类损伤，如杆件的脱焊等典型损伤，这将降低材料的力学承载性能，威胁结构的整体安全性。结构损伤检测技术目前已经比较成熟，如采用导波检测技术，相控阵检测技术等。但对于具有复杂结构的点阵材料，相关的文献及检测方法并不多。

目前针对于点阵结构损伤评估的研究，均是采用低阶振型进行识别，一方面是由于高频振动难以激励，另一主要原因是结构的高频响应非常复杂，尤其是对于构型复杂的点阵结构。然而，对于结构中的微小损伤，低频振动往往难以准确的定位损伤，甚至可能漏检损伤的存在。因此，对于点阵结构的损伤检测，迫切的需要对其高频动态响应进行研究。

发明内容

针对目前对于点阵结构检测方法的不足，本发明提供了一种基于高频振动响应特性的检测技术，使得结构中的损伤能够更加准确有效的进行定位识别。

本发明是通过以下步骤实现上检测技术目的的。

一种轻材点阵夹芯结构高频动态响应测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：数值模拟：用COMSOL对含有脱开耦合点的脱焊损伤的点阵结构以及健康的点阵结构进行数值模拟，获得具有脱焊损伤的轻材点阵夹芯结构在高频激励下的固有频率、固有振型；

步骤二：采用压电片作为激励器，粘贴在待测轻材点阵夹芯结构件中心；

步骤三：用三联通导线分别连接SLDV上的参考信号、响应信号接口以及功率放大器，将压电片用导线与功率放大器连接；

步骤四：打开SLDV，调整探头位置，采用中心频率为8kHz、频带为7kHz-9kHz的四峰波为激励信号；

步骤五：对测量区域进行自动扫描测试，得到单侧面板在激励频率下的振动信号。

步骤六：提取振动信号，用MATLAB处理实验数据，得出待测轻材点阵夹芯结构的固有振型，基于得到的固有振型图形与步骤一所得模型识别并定位出损伤的位置及类型。

进一步地，步骤一中，在模拟时，采用脱开耦合点进行模拟，对上下两层面板的四边均设为简支边界，首先，单独计算与脱焊点相邻的几个焊点组成的局部区域的固有频率；然后，用以该局部区域的基频为中心频率的宽频带激励整体结构，得出整体结构的模态。

进一步地，步骤二中，在试件表面粘贴反光膜。

进一步地，步骤二中，将压电片布置在被测区域的中间位置；在待测轻材点阵夹芯结构单侧面板上设置测量区域，在测量区域布置多个测点，相邻测点等间距设置。

进一步地，步骤五中，对每个测点重复测量多次取平均。