[发明专利]一种基于主动调控振型节线的损伤识别方法在审

专利信息
申请号: 202310236344.1 申请日: 2023-03-13
公开(公告)号: CN116625934A 公开(公告)日: 2023-08-22
发明(设计)人: 冯侃;李容;闫静;胡旭 申请(专利权)人: 江苏大学
主分类号: G01N19/08 分类号: G01N19/08
代理公司: 南京智造力知识产权代理有限公司 32382 代理人: 田玉菲
地址: 212013 江*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 主动 调控 振型节线 损伤 识别 方法
【说明书】:

发明提供了一种基于主动调控振型节线的损伤识别方法,首先利用压电片火气待测结构健康状态的多个选定频率激励下的响应再利用损伤状态多个选定频率激励下的响应获得系数ksubgt;fa/subgt;对健康状态的激励响应进行调制,使得待测结构在健康与含损伤时的ODS保持一致,则可使得损伤均位于各频率的节线上,由此即可定位损伤。检测用时短,能够实现实时监测;且消除了节线对损伤位置识别的影响,检测结果准确。

技术领域

本发明涉及结构健康监测领域,尤其涉及一种基于振动的结构健康监测方法。

背景技术

基于振动检测的损伤检测(Vibration-based damage detection,VDD)与结构健康监测(Structural health monitoring,SHM)的方法已被长期研究并广泛应用于各个工程领域。由于该方法对全局结构的检测效率很高,且激励和测量技术较为完善,传统的VDD非常适用于对大型结构如高层建筑、桥梁等的检测。近年来,随着新材料和新结构的广泛应用,VDD也得到了进一步发展。VDD已被用于轻质材料的损伤检测,如碳纤维增强塑料,蜂窝结构,点阵夹芯板结构等。传统的VDD通常采用低频检测,难以检测微小损伤,且需要复杂的信号分析和处理,才能准确地进行损伤定位。因此,人们提出了高频VDD方法,包括局部缺陷共振法,局部波数分析法等。实验证明,高频VDD具有高分辨率和对小损伤敏感的优点。然而,高频VDD需要高分辨率的测量点,振动模态的测量会耗费大量时间,为SHM的实时监测带来困难。另一方面,当结构受到高频信号激励时,振型模态会包含许多节点线。当损伤位于在这些节点线上时,则无法采用VDD进行损伤检测。

发明内容

为了克服现有低频VDD技术的精度不足,同时针对目前高频VDD检测方法在实测时高耗时的缺点,本发明提出了一种基于主动调控振型节线的损伤识别方法,该方法通过调制结构响应振型(Operational deflection shapes,简称ODS)的节线,使得待测结构在健康与含损伤时的ODS保持一致,则可使得损伤均位于各频率的节线上,由此即可定位损伤。检测用时短,能够实现实时监测;且消除了节线对损伤位置识别的影响,检测结果准确。

本发明的技术方案如下:

一种基于主动调控振型节线的损伤识别方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1.将多个压电片呈阵列式摆放在待测结构上,其中一部分压电片作为激励器,其他压电片作为传感器;

S2.采用多个选定频率,由信号发生器生成逐个频率,并经功放后,逐个激励作为激励器的压电片;同时采用示波器连接作为接受器的其余压电片,采集作为传感器的压电片在各个选定频率激励下的响应其中下标s表示作为激励器的压电片序号,f表示激励频率,a表示作为传感器的压电片序号,上标I表示健康结构;采用扫描式激光测振仪对测量区域进行自动扫描测试,得到健康结构在各个作为传感器的压电片在各个激励频率下的振动ODS响应,记为Sxyfa,其中x,y为测点位置;

S3.当待测结构中存在损伤时,重复S2,得到上标D表示损伤结构;

S4.利用S2和S3中得到的利用式(1)确定系数kfa,使系数kfa满足:

由于实际待测结构中均存在阻尼,因此所测得的均为复数;而kfa同样是复数,表示调控激励信号的幅值和相位;

S5.将得到的系数kfa与待测结构健康时的振动ODS响应Sxyfa相乘,即式(2):

得到一系列ODS,而损伤即位于其节线上。

2.根据权利要求1所述的基于主动调控振型节线的损伤识别方法,其特征在于,还包括以下步骤:

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