复合材料结构在役多层次损伤检测方法研究

复合材料结构中产生损伤破坏的多尺度性和复杂性，使得现有的损伤检测方法因大都集中于某一尺度而无法满足其损伤检测的需求。因此，目前迫切需要发展能够对复合材料结构进行在线健康监测和损伤诊断的先进检测技术。本项目将基于导波的局部损伤检测方法和基于振动的整体性能评估技术相结合，提出一套基于智能化压电传感器网络的多层次损伤检测方法。针对典型复合材料结构在役条件（预应力、环境激励、低频振动等作用）下的不同损伤破坏形式，设计优化压电传感器网络多功能化布置和测试方案，发展基于振动和导波损伤检测技术的杂交方法，实现对复合材料结构进行逐级损伤定量检测。本项目的研究为尽快实现大型复合材料结构在役损伤检测与健康评估系统的一体化、智能化提供依据。

复合材料结构中产生损伤破坏的多尺度性和复杂性，使得现有的损伤检测方法因大都集中于某一尺度而无法满足其损伤检测的需求。为了检测复合材料结构中产生的多尺度损伤，我们先后发展了基于波动和基于振动的损伤检测技术。对于基于Lamb波的局部损伤检测技术，我们首先提出了不同铺层的复合材料层合板中波速面满足的方程，并对单一模态导波的激励方式和导波信号时频分析方法进行了深入研究，提高了导波检测方法对小损伤的敏感性和检测精度。对于基于振动的损伤检测方法，我们提出了可适用于高频振动检测的标准化二维间隔平滑法（2D GSM）的损伤指标，实现了复合材料层合板冲击损伤的检测。此外，还将二维间隔平滑法与Teager法结合，应用于轻质点阵复合材料结构损伤的检测；并进一步把二维间隔平滑法发展到红外热成像检测技术中，提高了检测精度。在上述工作的基础上，我们把波动和振动结合提出波动叠加法。利用高频波动信号易激发的特性，实现高频振动的连续、宽频段的检测，实现复合材料层合板冲击损伤的多分辨率的高精度识别。本项目的研究为尽快实现大型复合材料结构在役损伤检测与健康评估系统的一体化、智能化提供依据。