[发明专利]一种考虑裂纹方位的Lamb波损伤检测方法

摘要

本发明提供了一种考虑裂纹方位的Lamb波损伤检测方法，该方法通过设计出裂纹在铝合金板中心，压电陶瓷(PZT)传感器在以裂纹为圆心的半径上，构造出模拟不同入射裂纹角度，利用不同入射角度下PZT点对点发射接收Lamb波，分析采集到的Lamb波信号，研究了不同入射角度对于响应信号的影响，将裂纹方位角度引入传统的裂纹长度回归模型中，从而得到裂纹的长度。

主权项

1.一种考虑裂纹方位的Lamb波损伤检测方法，包括以下步骤：1)在Abaqus中建立含裂纹铝合金板CAE模型，在铝合金板中心设置9条长度递增的裂纹，优选的，裂纹长度从2‑10mm，每2mm一个梯度，从10mm‑30mm，每5mm一个梯度；2)采用激发器A₁～A₆在以裂纹为圆心、r为半径的圆弧上，构造出6个不同入射裂纹角度，分别是15°，30°，45°，60°，75°，90°，同样在以裂纹为圆心、r为半径的圆弧上利用接收器S₁～S₆点对点接收激发器发射的Lamb波，采集Lamb波信号，依次分别对步骤1)中的9条长度递增的裂纹进行采集，共获得54个Lamb波信号；3)对于步骤2)得到的54个Lamb波信号，利用波速信息提取第一个到达的3.5周期的波包，并针对该接收到的波包提取最大幅值特征值及其所对应的相位，并利用无损伤的健康基准信号，将最大幅值和相位处理成归一化幅值和相位差，将特征值用趋势图进行直观体现，观察和分析角度对于响应信号的幅值和相位的影响；4)根据步骤3)的裂纹角度对于Lamb波的影响分析，进一步做出直观的物理模型假设，Lamb波在不同角度下的斜入射等效为某个裂纹长度情况下Lamb波垂直入射，模型公式如下，其中是在入射角为0下的裂纹估计长度，等效的垂直入射裂纹长度，并进一步通过归一化幅值和相位差建立含有角度的回归模型如下，其中a₁，a₁，a₂，a₃是待回归的参数，x₁是归一化幅值，x₂是相位差；5)依次检测铝合金板中心9条长度递增的裂纹，对6个不同入射角度采用多通道扫查器采集信号，将得到的信号通过滤波器去除噪声，并利用波速信息提取波包，进一步提取幅值和相位的特征值，利用9条裂纹的垂直入射数据进行模型参数回归，将剩余斜入射的45个数据及其斜入射角度代入步骤4)的模型(2)中进行裂纹长度估计。