飞机壁板紧固件松脱损伤检测的实验研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第25卷第1期应用力学学报Vo1．25No．12008年3月CHINESEJOURNALOFAPPLIEDM【ECHANICSMar．2008文章编号：1o00—4939(2o08)01一o099—04飞机壁板紧固件松脱损伤检测的实验研究杨智春于哲峰(西北工业大学710072西安)摘要：基于互相关函数幅值向量的方法，进行飞机壁板紧固件松脱损伤检测的实验研究。以实测得到的抖振载荷信号作为壁板结构的激励信号源，用结构上某点响应信号与其它各点响应信号的互相关函数

2、构造出互相关函数幅值向量；根据不同时期测得的互相关函数幅值向量的变化检测紧固件的松脱损伤。实验结果表明，用此方法可准确检测出传感器附近松脱的紧固件，对于传感器之间的紧固件松脱情况也有较好的检测效果。互相关函数幅值向量直接由结构短时间内的随机振动响应信号得到，而且具有较强的抗测量噪声能力，因此这种检测方法有较好的工程应用可行性。关键词：互相关函数；飞机壁板；紧固件松脱；损伤检测；健康监测中图分类号：TB122文献标识码：A类[7剖。但是利用窄带随机激励来进行结构损伤检1引言测的方法较少。本文作者在文献[9

3、3中介绍了利用结构多个测点的振动响应得到的互相关函数幅值向航空结构的安全问题始终是航空科技研究的重量V(CrossCorrelationFunctionAmplitudeVec—要课题，结构健康监测(StructuralHealthMonito—tor)进行损伤检测的原理。对于受随机激励的结ring，SHM)技术的发展为航空结构的安全监控提构，其V的形状只与各个响应测试点之问的传递供了一个有效的途径。结构健康监测技术最初是进函数和随机激励的频谱有关。在结构所受外激励的行结构的载荷监测[1]，后来逐渐向结

4、构损伤检测、损频谱一定的情况下，结构发生损伤后，各个测试点间伤程度的估计、结构剩余寿命预测等方面发展[2七]，的传递函数随之相应变化，这个变化可直接反映在目前一些新型的飞机，如空中客车飞机、欧洲“台风”y的变化上，因而用互相关函数幅值向量置信度判战斗机都配备了机载和地面结构健康监测系统[4]。据(CrossCorrelationfunctionamplitudeVector结构健康监测与传统的无损检测的区别在于前者利AssuranceCriterion，CVAC)可显示出y的变化。用结构在工作中的振动响

5、应或结构处于工作状态文献[93使用数值模拟方法研究了利用V进行结中，在线、实时地检测其健康状况，因此在提高可靠构损伤检测的可行性，本文则针对紧固件松脱这一性和安全性、降低维护费用、提高生产效率等方面有飞机壁板结构上常见的结构损伤故障，利用由平稳着重要的意义。结构损伤检测技术是结构健康监测随机载荷下结构动态应变响应计算得到的互相关函的基础，对结构损伤的检测可以有各种各样的实现途径，也是目前一个非常活跃的研究领域。基于结数幅值向量，来检测飞机壁板紧固件松脱损伤，实验构动力学响应特性的结构损伤检测技术又可再按

6、基结果表明，利用动态应变响应的互相关函数幅值向于模态分析和基于试验信号处理[6]的检测手段进行量，能够很好地检测出壁板的紧固件松脱损伤故障分类，也可按是否使用参数化模型的特点来进行分以及发生松脱的紧固件位置。*基金项目：国家自然科学基金(50375122)}航空科学基金(O4153O72)；教育部新世纪优秀人才支持计划资助项目(NCET-04—0965)来稿日期：2006—01-15修回日期：2006—09—16第一作者简介：杨智春，男，1964年生，博士，西北工业大学航空学院，教授；研究方向——结构健

7、康监测。B_硼ail：yangzz(glnwpu．edu．曲维普资讯http://www.cqvip.com100应用力学学报第25卷器而检测出较多的螺栓松脱的情况，每隔一个螺栓2互相关函数幅值向量基本原理贴一个应变片传感器，如图中所示的1、2、3、⋯、7位置。这样，螺栓松脱的情况就分为两类，一种是靠近互相关函数是描述两个信号之间依赖关系的传感器位置，即①、③、⑤、⋯、◎位置处的螺栓松脱，量。对于随机激励下的结构，同时测得其个点在一将这种损伤位置，将其命名为工型损伤位置；另一段时间内的响应信号，设某点k

8、的响应z(￡)与各点种是位于两个传感器之间，即②、④、⑥、⋯、@位置响应zf(￡)(一1，2，3，⋯，)之间的互相关函数为处的螺栓松脱，将其命名为Ⅱ型损伤位置。将所有凰(r)，假设凰(r)在r—处有最大绝对值，引入螺栓都紧固状态下的壁板视为完好结构，将某个螺参数一凰()，将所有的组成一个向量，称其栓松开状态下的壁板视为损伤结构。为以k为参考点的互相关函数幅值向量，记为Voor=Lr1，g'k2，t"k3，⋯，rh_l(1)可以证明得到]一I