[发明专利]一种基于超声导波的编织复合材料板损伤形状识别方法

权利要求书

1.一种基于超声导波的编织复合材料板损伤形状识别方法，其特征在于，包括：

S1:根据材料的密度、弹性模量、泊松比属性，利用半解析有限元方法计算编织复合材料板的群速度随频率变化的频散曲线和随方向变化的曲线；

S2:采用全向波速测量方法获取编织复合材料板中超声导波传播波速，包括不同频率下和不同方向的速度；

S3:采用全向波速测量方法测得的波速修正半解析有限元的模型；

S4:设计传感网络和传播路径，在编织复合材料板上粘贴传感器进行导波的激励和接收，预测损伤中心点的位置；

S5：根据预测的损伤中心点位置计算损伤反射路径预估距离，预估损伤反射时差，根据预估的损伤反射时差提取损伤反射时差；

S6：根据损伤反射时差，基于椭圆轨迹寻求所有的损伤边界点Pm并过滤噪声点；

S7：采用过滤后的损伤边界点进行损伤大小和损伤形状识别，对损伤边界点采用凸包方法绘制多边形，得到的多边形为评估的损伤边界，损伤多边形的面积为评估的损伤大小，多边形的形状为评估的损伤形状。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，采用全向波速测量方法获取编织复合材料板中超声导波传播波速，包括不同频率下和不同方向的速度，具体方式为：

采用激励传感器激励超声导波，在编织复合材料板中心位置粘贴用于超声导波激励的圆片型压电传感器作为激励传感器，选取的激励中心频率为f，所激励出的超声导波沿着编织复合材料板面内方向传播；

采用接收传感器接收结构中传播的超声导波，采用移动式超声导波压电传感器作为接收传感器，设定m条接收轨迹(S₁，S₂…，S_m)，第i条接收轨迹都是以复合材料板中心为原点，以r_i为半径的圆弧，每条轨迹移动的角速度相同，提取所测定模态的直达波时间t_i(f,θ)，计算在第i条接收轨迹，传播角度为时θ的波速cg_i(f,θ)，

当所处的传播角度θ一致时，计算路径的平均波速，

cg(f,θ)即为测量的在频率f和传播角度为θ时的导波传播波速。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征还在于，提取损伤反射时差的具体方式为：

利用计算的损伤中心点位置D_Pm(x_m,y_m)，计算第i条损伤反射路径预估距离L_ei

其中，(x_tn,y_tn)为第i条路径的激励传感器An的位置信息，(x_tm,y_tm)为第i条路径的激励传感器Sm的位置信息，计算第i条损伤反射路径预估时差TOF_en

其中，cg_AnD和cg_SmD分别为激励传感器An到损伤位置的传播速度和损伤到接收传感器Sm的传播速度，假设选取的导波模态波速随着方向变化较小，呈现准各向同性的性质，因此，式子(4)写成

对接收到的第i条路径上的信号进行希尔伯特变换，获取包络极值得到M个极值点(t_mi,PV_mi)，根据如下公式提取第i条传播路径上的精确损伤反射时差TOF_i，

其中，n为汉宁窗调制激励信号的周期数。