基于Lamb波和匹配追踪方法的结构损伤定位

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1、、第43卷第2期2011年4月南京航空航JournalofNanjingUniversity天大学ofAeronautics学报&AstronauticsV01．43No．2Apr．201l基于Lamb波和匹配追踪方法的结构损伤定位冯勇明周丽(南京航空航天大学航空宇航学院李真，南京，210016)摘要：提出一种基于Lamb波和字典库为Chirplet原子的匹配追踪方法的板结构损伤定位方法。首先针对Lamb波监测的特点，提出了匹配追踪方法的快速实现方案，将信号分解为多个Chirplet原子的线性组合；然后建立了Lamb的弥散效应与Chirplet原子的调频斜率之间的关系

2、，表明Chirplet原子能准确地匹配失真变形的窄带脉冲信号，并能识别Lamb波的模态；根据损伤前与损伤后的信号差，提出了一种可以分辨多损伤散射信号的损伤定位方法。最后通过数值仿真、各向同一t*---板结构实验和蜂窝夹层复合材料结构实验，验证了该方法的可行性和有效性。关键词：结构健康监测；Lamb波；匹配追踪方法；Chirplet原予；损伤定位’中图分类号：TP206文献标识码：A文章编号：1005—2615(2011)02—0184—07StructureDamageLocalizationBasedonLambWavesandMatchingPursuitsFen

3、gYongming，ZhouLi，LiZhen(CollegeofAerospaceEngineering，NanjingUniversityofAeronautics＆Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：AdamagelocalizationmethodforplatestructureisdevelopedbasedonLambwavesandmatchingpursuitmethodwithChirpletdictionary．Firstly，asignalprocessingmethodisdevelopedU

4、S—ingmatchingpursuits．ItcandecomposeLambsignalsintoalinearexpansionofseveralChirpletatomswithafastoperationspeed；Secondly，therelationshipbetweenLambwave7SdispersionandChirplet7Schirprateisdeveloped．ItshowsthattheChirpletatomcanmatchthedispersionpulseaccurately，anditcanbeusedtoidentifyth

5、emodesofLambwaves；Thirdly，amethodfordamagelocalizationisdevel—opedbasedonthedifferencebetweentherawsignalsandthedamagedsignals．Itcandistinguishtheoverlappedsignalsreflectedfromseveraldamages．Theeffectivenessandaccuracyareverifiedbysimula—tion，experimentsofisotropicplatestructureandhoney

6、combsandwichofcarbonfibercompositestruc—ture．Keywords：structurehealthmonitoring；Lambwaves；matchingpursuitmethod；Chirpletatom；dam—agelocalization结构健康监测系统(Structurehealthmonitor—ingsystem，SHMS)可以近乎实时地反映出飞行器结构的状况，降低结构维护费用，提高安全可靠性，延长其使用寿命以及预测结构失效，越来越引起人们的重视。基于导波的健康监测方法被认为是基金项目(CX09B一收稿日期通讯作

7、者很有前景的主动监测方法‘卜引，通过监测损伤对导波传播的影响得出损伤相关信息，可以对杆、梁、板、壳等常见结构进行大范围、长距离的监测。板结构监测中，最常用的应力波为I。amb波，而I。amb波信号具有弥散效应和复杂的模态转换现象，对监测：国家自然科学基金(10572058)资助项目；航空基金(2008ZA52012)资助项目；江苏省研究生培养创新工程070Z)资助项目。：2010-08—31；修订Et期：2010-1l一30：周丽，女，教授，博士生导师，1963年4月生，E—mail：lzhou@nuaa．edu．cn。第2期．冯勇明，等：基于Lam