Page 112 - 《应用声学》2022年第4期

第 41 卷 第 4 期 Vol. 41, No. 4
2022 年 7 月 Journal of Applied Acoustics July, 2022

⋄ 研究报告 ⋄

Lamb波多特征参数的复合材料损伤程度

评估方法 ∗

邱 文 1,2 王 强 1,2† 孙大彪 1,2 胡伟伟 1,2 鲍 峤 1,2

(1 南京邮电大学自动化学院 南京 210023)
(2 南京邮电大学人工智能学院 南京 210023)

摘要：航空航天飞行器、风电等工程机械结构的安全性保障至关重要，复合材料等新材料的大量应用，进一步
提升了对结构健康监测的难度和要求。裂纹、脱层等复合材料结构典型损伤形成机理复杂、易扩展，损伤程度
累积严重时会造成结构的突然失效。面向复合材料结构的损伤监测与诊断，现有的方法大多很难实现对结构
损伤程度的跟踪评估，进而无法对结构的安全性评价提供依据。采用 Lamb 波监测理论，基于其传播距离远、
对小损伤敏感等特点，通过研究分析典型损伤对 Lamb 波结构响应信号传播的多个特征作用过程和机理，采用
多尺度分析，提取结构损伤时频域多特征参数；借助于神经网络的非线性映射能力，构建多特征复合材料结构
损伤程度评估模型，实现对不同程度下典型结构损伤的评估。在环氧玻璃纤维复合材料板结构上的实验验证
结果表明：提取的 Lamb 波时频域多特征参数，对不同程度典型损伤有一定的敏感性，所构建的损伤程度评估
系统可以较为有效地实现损伤的程度估计。
关键词：复合材料；结构健康监测；Lamb 波；多尺度分析；损伤评估
中图法分类号: TH70 文献标识码: A 文章编号: 1000-310X(2022)04-0610-10
DOI: 10.11684/j.issn.1000-310X.2022.04.013

Research on damage degree evaluation method of composite material structure

based on mult-feature of Lamb wave

QIU Wen 1,2 WANG Qiang 1,2 SUN Dabiao 1,2 HU Weiwei 1,2 BAO Qiao 1,2

(1 College of Automation, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China)
(2 College of Artificial Intelligence, Nanjing University of Posts and Telecommunications, Nanjing 210023, China)

Abstract: It is particularly important to ensure the safety of engineering structures such as aerospace vehicles
and wind turbines. The large number applications of composite materials have increased the difficulty and re-
quirements of structural health monitoring. Typical damage formation mechanism of composite structures such
as crack and delamination is complex and extending-easily. When the damage degree accumulates seriously, it
will cause a sudden failure of the structure. For the damage monitoring and diagnosis of composite structures,
most of the existing methods are difficult to track and evaluate the damage degree of structures, and thus can
not provide the basis for the safety evaluation of structures. Based on the characteristics of long propagation
distance and sensitivity to small damage, Lamb wave monitoring theory has been used. By analyzing the effect

2021-06-18 收稿; 2021-09-07 定稿
江苏省基础研究计划项目 (BK20190739), 南京邮电大学科研基金项目 (NY217070), 江苏省六大人才高峰高层次人才资助项目
∗
(2015-ZNDW-006), 中国博士后基金一等资助项目 (2015M570401), 江苏省研究生科研与实践创新计划项目 (KYCX18_0860), 山东
省重大科技创新工程项目 (2019JZ ZY010418)
作者简介: 邱文 (1997– ), 男, 江苏泰州人, 硕士研究生, 研究方向: 结构健康监测、仪器仪表工程等。
† 通信作者 E-mail: wangqiang@njupt.edu.cn