[发明专利]一种基于应变监测的损伤自动识别方法

说明书

本发明属于飞机全机疲劳试验技术领域，涉及一种基于应变监测的损伤自动识别方法；本发明采用似然度来衡量相同应变传感器的新数据相对于基准数据的变化程度，放大了数据所反映的损伤特征，提高了损伤识别灵敏度；引入基准数据变异系数和基准似然度，构建了动态自适应的门槛值d_th的计算方法，提高了损伤识别方法的普适性和准确性；以概率门槛值q建立了普适性更强的损伤识别判据；有利于在全机疲劳试验中更早发现更短的结构疲劳裂纹，降低结构的修理难度、成本和周期，及时触发结构的设计改进，较现有方法具有显著优势。

技术领域

本发明属于飞机全机疲劳试验技术领域，涉及一种基于应变监测的损伤自动识别方法。

背景技术

飞机全机疲劳试验中，通过应变测量和定期无损检查及时发现结构疲劳损伤和监测疲劳关键件的健康状态是国际通行的做法。随着有限元定量化仿真分析技术精度的提高，结构疲劳关键部位的定位更加准确。疲劳损伤与局部应变响应之间的关系研究的深化，也极大促进了结构的应变片布置方案优化，提升了应变监测的精准性。根据弹性力学和断裂力学原理，结构萌生裂纹并扩展时，相同载荷工况下裂纹附近的局部应变发生递增或递减的现象。据此，工程师们提出了门槛值法、相对误差法、概率分布法、斜率法等多种结构损伤识别方法，显著提高了应变测量在损伤识别中的作用，在全机疲劳试验中得到了广泛应用。然而，在多个型号的飞机的全机疲劳试验中，受方法本身局限性的影响，这些方法都存在漏报的情况，准确性、普适性、灵敏度偏低，受数据质量影响大，对及时发现结构裂纹极为不利，导致修理难度和成本增加，结构设计改进不及时。

发明内容

本发明的目的：本发明提出了一种基于应变监测的损伤识别技术，避免了现有损伤识别方法存在的不足，提高了损伤识别的准确性、灵敏度和普适性。

本发明的技术方案：

一种基于应变监测的损伤自动识别方法，其特征在于：

第一步，从试验载荷谱中选取典型载荷工况，所述典型载荷工况的载荷量值在部件最大总载荷的75％～85％之间，在试验载荷谱中出现频次大于0.5次/试验飞行小时。

第二步，全机疲劳试验进入正式运行后，将采集到的典型载荷工况下所有应变传感器的数据作为基准数据，并通过基准数据计算典型工况下每个应变传感器的应变均值样本标准差s_b、变异系数δ_b这三个统计特征量。

第三步，按似然度计算公式，计算每一个应变传感器的基准数据中每一个数据点y_bi与均值y_b的似然度L_i，然后求其平均值作为基准似然度L_b。

第四步，将继续采集到的典型载荷工况下的数据作为新数据，计算典型工况下每个应变传感器的新数据的应变均值样本标准差s、变异系数δ，以及每一个数据点y_j与基准数据均值的似然度L_yj。

第五步，通过得到的基准数据变异系数和基准似然度确定每一个应变传感器在典型工况下的自适应动态门槛值d_th，统计新数据中似然度大于该门槛值的概率r。

第六步，根据试验载荷谱代表的飞行小时数T和新数据对应的飞行小时数I，计算用于损伤识别的概率门槛值q。

第七步，建立损伤识别的判据：如果概率r大于概率门槛值q，则判定结构存在损伤；反之，认为结构无损伤。

所述第一步：通过统计计算，得到试验载荷谱中每个载荷工况下每个部件，包括机翼、垂尾、起落架、发动机、阻力伞的总载荷；统计每个载荷工况在试验载荷谱中出现的频次，按照总载荷大小、出现频次对所有载荷工况进行综合排序，每一部件筛选出1～2个典型载荷工况。

所述的总载荷是指总弯矩、总剪力、总扭矩、总铰链力矩。