[发明专利]基于光纤布拉格光栅的裂纹诊断方法、系统及存储介质

说明书

本发明涉及列车结构裂纹监测技术领域，尤其涉及一种基于光纤布拉格光栅的裂纹诊断方法、系统及存储介质，该方法包括确定待分析结构的制作材料的材料参数；建立有限元仿真模型，基于有限元仿真模型模拟裂纹扩展情况，获取光纤布拉格光栅传感器检测的裂纹扩展至不同长度下的结构应变数据；将结构应变数据重构为反射谱；提取反射谱中的损伤敏感特征值和基准信号，损伤敏感特征值用于表示裂纹长度，基准信号用于表示无扩展裂纹；将损伤敏感特征值作为输入，裂纹长度作为输出构建裂纹长度回归模型，并基于裂纹长度回归模型诊断裂纹。可以解决传统有限元方法获取应变输出的计算复杂、步骤繁琐，基于单一特征值的裂纹定量诊断监测不够全面的问题。

技术领域

本发明涉及列车结构裂纹监测技术领域，尤其涉及一种基于光纤布拉格光栅的裂纹诊断方法、系统及存储介质。

背景技术

轨道车辆、机械装备等含有大量的带孔结构在循环载荷的作用下容易产生裂纹损伤，任由裂纹扩展将导致结构功能失效，导致严重的安全性事故。现有的基于光纤布拉格光栅反射谱的裂纹定量诊断方法，通常是利用以反射谱中心波长、展宽为代表的单一特征值去建立裂纹定量诊断模型。由于光纤布拉格光栅反射谱在很大程度上依赖于应变场的准确性，可见，传统有限元方法获取应变输出的计算复杂、步骤繁琐，基于单一特征值的裂纹定量诊断监测不够全面。

发明内容

本发明提供了一种基于光纤布拉格光栅的裂纹诊断方法、系统及存储介质，以解决传统有限元方法获取应变输出的计算复杂、步骤繁琐，基于单一特征值的裂纹定量诊断监测不够全面的问题。

为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现：

第一方面，本发明提供一种基于光纤布拉格光栅的裂纹诊断方法，包括：

确定待分析结构的制作材料的材料参数；

根据所述材料参数建立有限元仿真模型，基于所述有限元仿真模型模拟裂纹扩展情况，并获取光纤布拉格光栅传感器检测的裂纹扩展至不同长度下的结构应变数据；

采用传输矩阵法将所述结构应变数据重构为反射谱；

提取所述反射谱中的损伤敏感特征值和基准信号，所述损伤敏感特征值用于表示裂纹长度，所述基准信号用于表示无扩展裂纹；

将所述损伤敏感特征值作为输入，裂纹长度作为输出构建裂纹长度回归模型，并基于所述裂纹长度回归模型诊断裂纹。

第二方面，本申请提供一种基于光纤布拉格光栅的裂纹诊断系统，包括设置于列车的目标结构处的M个光纤布拉格光栅传感器以及处理中心，M为正整数，所述处理中心与所述M个传感器连接，所述处理中心用于：

确定待分析结构的制作材料的材料参数；

根据所述材料参数建立有限元仿真模型，基于所述有限元仿真模型模拟裂纹扩展情况，并获取光纤布拉格光栅传感器检测的裂纹扩展至不同长度下的结构应变数据；

采用传输矩阵法将所述结构应变数据重构为反射谱；

提取所述反射谱中的损伤敏感特征值和基准信号，所述损伤敏感特征值用于表示裂纹长度，所述基准信号用于表示无扩展裂纹；

将所述损伤敏感特征值作为输入，裂纹长度作为输出构建裂纹长度回归模型，并基于所述裂纹长度回归模型诊断裂纹。

第三方面，本申请提供一种基于光纤布拉格光栅的裂纹诊断系统，包括存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述第一方面所述方法的步骤。

第四方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法步骤。

有益效果：